KR101742432B1 - Dual energy x-ray imaging system, and imaging method using of gem detector and energy filter - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an energy filter type dual energy X-ray image photographing system using a gas electron amplification detector and an X-ray image generating method thereof. The energy filter type dual energy X-ray image photographing system using a gas electronic amplification detector comprises: a rotary part having fixed frames extended to both linear sides of a central axis and allowing the central axis to be rotated; an X-ray source connected and fixed to the lower side of the end of one fixed frame; a low-energy X-ray filter part installed on the front side of the X-ray source and blocking a low-energy X-ray in any one of irradiation areas in left and right directions of the X-ray; a gas electron amplification detector connected and fixed to the lower side of the end of the other fixed frame; and an image processing part for synthesizing and processing an image detected by the gas-electron amplification detector. The image processing part generates a dual energy X-ray image by synthesizing a first image generated by photographing an object positioned below the central axis and a second image generated by photographing the object positioned after rotating the fixed frame by 180 degrees.

Description

가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템 및 그 X-선 영상 생성방법{DUAL ENERGY X-RAY IMAGING SYSTEM, AND IMAGING METHOD USING OF GEM DETECTOR AND ENERGY FILTER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an energy filter type dual energy X-ray imaging system using a gas electron amplification detector and a method of generating an X-

본 발명은 X-선 영상 촬영 시스템 및 영상 생성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 장치 및 하나의 X-선 소스로 동시에 저에너지 및 고에너지 영역의 X-선 영상 및 X-선 CT 영상을 획득할 수 있는 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템 및 그 X-선 영상 생성방법에 관한 것이다.The present invention relates to an X-ray imaging system and an image generating method, and more particularly, to an X-ray imaging system and an X- Energy X-ray imaging system using an energy electron filter using a gas electron amplification detector and an X-ray image generating method thereof.

방사선 이용 기술은 양전자 단층 촬영, X선 CT 등의 의료 분야, 각종 비파괴 검사 등의 공업 분야, 및 방사선 모니터나 소지품 검사 등의 보안 분야 등 다방면에 걸쳐, 현재도 눈부신 발전을 계속하고 있다.Radiation technology continues to make remarkable progress in many fields such as positron tomography, medical fields such as X-ray CT, industrial fields such as various nondestructive examinations, and security fields such as radiation monitors and personal belongings inspection.

방사선 화상 검출기는, 방사선 이용 기술의 중요한 위치를 차지하는 요소 기술이며, 방사선 이용 기술의 발전에 따라, 검출 감도, 방사선의 입사 위치에 대한 위치 분해능, 또는 계수율 특성에 대해서 보다 고도의 성능이 요구되고 있다.The radiographic image detector is an element technology occupying an important position in the technology of using radiation, and as the technology of using radiation is developed, a higher performance is required for the detection sensitivity, the position resolution with respect to the incident position of the radiation, or the counting rate characteristic .

또한, 방사선 이용 기술의 보급에 따라, 방사선 화상 검출기의 저비용화 및 유감(有感) 영역의 대면적화도 요구되고 있다. 상기 방사선 화상 검출기에 대한 요구에 응하기 위하여, 픽셀형 전극에 의한 가스 증폭을 이용한 입자선 영상 검출장치가 개발되었다. 해당 입자선 영상 검출장치는, 입사 입자선이 가스 분자를 전리하여 생성된 전자를 픽셀형 전극으로 검출하는 것으로, 위치 분해능 및 계수율 특성이 우수하고, 유감 영역을 용이하게 대형화할 수 있으며, 염가로 제작할 수 있다는 이점을 갖는다.In addition, with the spread of the technology for using radiations, it is required to reduce the cost of the radiographic image detector and to make the area of the sensory area larger. In order to meet the demand for the radiographic image detector, a particle image detecting apparatus using gas amplification by a pixel electrode has been developed. The particle image detecting apparatus detects the electrons generated by ionizing the gas molecules by the incident particle beam as the pixel electrode, and is excellent in the position resolution and the counting rate characteristic, can easily enlarge the sham region, It is advantageous that it can be manufactured.

그러나, 일반적인 X-선 검출장치는 에너지가 고정되어 있어서 대상체(subject)의 X선 투과도에 따라서 그 선명도가 다르게 검출된다. 예를 들어, 의료용 X-선 검출장치일 경우 뼈 (bone)와 조직 (tissue)이 한 검출기에서 별도의 장치 없이는 똑같은 선명도를 유지하기 어렵다. However, a general X-ray detection apparatus has a fixed energy, and its sharpness is detected differently according to the X-ray transmission of a subject. For example, in medical X-ray detection devices, it is difficult for bone and tissue to maintain the same sharpness without a separate device on one detector.

또한, 병원에서 많이 사용하는 X-선 영상 촬영 장치는 대개 낮은 에너지에서 높은 에너지까지 동시에 환자에게 조사된 영상을 얻는다. 이러한 방식은 인체 조직의 X-선의 투과도에 따라서 영상의 선명도가 다르게 된다. 즉, 뼈와 같은 부분은 선명하게 찍히지만, 조직과 같이 연한 부분은 에너지가 높아서 그냥 투과하게 되므로 결과 영상에서 선명하게 보이지가 않는다. 따라서 각 조직의 밀도에 따라서 X-선 소스의 에너지를 조절해야 되는 문제가 있다.In addition, X-ray imaging devices commonly used in hospitals usually obtain images irradiated to patients from low energy to high energy. In this method, the sharpness of the image is different according to the transmittance of the X-ray of the human tissue. In other words, a bone-like part is clearly imaged, but a light part like a tissue is high in energy and is just transmitted, so it does not appear clearly in the resultant image. Therefore, there is a problem in that the energy of the X-ray source must be adjusted according to the density of each tissue.

따라서 뼈와 조직을 유사한 선명도를 유지하면서 영상을 촬영하기 위해서는 다른 에너지를 갖는 2개의 X-선 소스를 사용하여 각각 촬영하여 영상을 합성하거나, 하나의 소스를 사용하되, 뼈, 혹은 조직에 맞는 필터(Filter)를 사용해서 한 종류의 물질에만 선명도를 맞춰서 역시 각각 촬영하여 영상을 합성할 수밖에 없는 문제점이 있다.Therefore, in order to capture images while maintaining similar sharpness of bones and tissues, two X-ray sources having different energies may be used to capture images and synthesize images, or a single source may be used, There is a problem in that it is only necessary to synthesize images by capturing sharpness of only one kind of material using a filter.

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0004435호(공개일자: 2012년01월12일)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0004435 (Open date: January 12, 2012) 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0008512호(공개일자: 2005년01월21일)Korean Patent Publication No. 10-2005-0008512 (published on Jan. 21, 2005)

본 발명에 따른 다중 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 이중 에너지 X-선 검출장치 및 X-선 영상 X-선 영상 촬영 시스템은 다음과 같은 해결과제를 가진다.The dual energy X-ray detection apparatus and the X-ray image X-ray imaging system using the multi-gas electron amplification detector according to the present invention have the following problems.

첫째, 본 발명은 한 개의 X선 소스를 사용해서 두 가지 에너지로 X선 영상 촬영이 가능한 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템 및 그 X-선 영상 생성방법을 제공하고자 함이다.First, the present invention is to provide a dual energy X-ray imaging system and X-ray image generation method capable of X-ray imaging using two X-ray sources using one X-ray source.

둘째, 본 발명은 X-선 컴퓨터 단층(Computer tomography:CT) 영상을 획득할 수 있고, 신체 연조직과 뼈와 같은 경조직의 물질을 선명하게 구별 가능한 이중에너지 X-선 영상 촬영 시스템 및 X-선 영상 생성방법을 제공하고자 함이다.Second, the present invention provides a dual energy X-ray imaging system and X-ray imaging system capable of acquiring X-ray computer tomography (CT) images and clearly distinguishing hard tissue materials such as soft tissue and bone And to provide a method of generating the same.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for controlling the same.

상술한 과제를 해결하고자 하는 본 발명의 제1 특징은, 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템으로, 중심축에서 직선상의 양쪽으로 연장되는 고정 프레임을 구비하고, 중심축 회동이 가능한 회동부; 일측 고정 프레임 단부의 하단으로 고정 연결되는 X-선 소스; X-선 소스 전면에 설치되고, X선 좌우 방향의 조사영역 중 어느 하나의 조사영역의 저에너지 X-선을 저지하는 저에너지 X-선 필터부; 타측 고정 프레임 단부의 하단으로 고정 연결되는 가스 전자 증폭 검출기; 및 가스 전자 증폭 검출기에 의해 검출된 영상을 합성하여 처리하는 영상 처리부를 포함하여 구성하되, 영상 처리부가 중심축 하부에 위치한 대상체를 촬영하여 생성된 제1 영상과 고정 프레임을 180도 회동시킨 위치에서 촬영하여 생성된 제2 영상을 합성하여 이중 에너지 X-선 영상을 생성하는 것이다.A first aspect of the present invention to solve the above problems is an energy filter type dual energy X-ray imaging system using a gas electron amplification detector, comprising a fixed frame extending on both straight sides on a central axis, A turning part capable of turning the center shaft; An X-ray source fixedly connected to a lower end of the one fixed frame end; A low-energy X-ray filter portion provided on the entire surface of the X-ray source and blocking the low-energy X-ray of one of the irradiation regions in the X-ray left and right direction; A gas electron amplification detector fixedly connected to a lower end of the other stationary frame end; And an image processing unit for synthesizing and processing the image detected by the gas electron amplification detector, wherein the image processing unit includes a first image generated by photographing a target object positioned below the central axis, The second image generated by photographing is synthesized to generate a dual energy X-ray image.

여기서, 상기 가스 전자 증폭 검출기는, 반응 가스가 유입되는 GEM 챔버; 챔버 내부 X-선 조사방향의 일측에 설치되는 캐소드; 캐소드에 이격되어 설치되는 적어도 하나의 GEM 포일; 및 GEM 포일과 인접하여 설치되고, 독출 회로(readout circuit)와 연결되는 애노드를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 애노드는, 격자 형태의 전극으로, 격자 하나가 영상의 1 픽셀에 대응되는 것이 바람직하다.Here, the gas electron amplification detector may include: a GEM chamber into which a reaction gas flows; A cathode disposed on one side of the X-ray irradiation direction in the chamber; At least one GEM foil spaced apart from the cathode; And an anode connected adjacent to the GEM foil and connected to a readout circuit, wherein the anode is a lattice-shaped electrode, and one of the lattices corresponds to one pixel of the image.

또한, 상기 저에너지 X-선 필터부는, X-선 소스 전면 일부에 부착되거나, X-선 소스 전면과 이격되어 설치되는 것이 바람직하고, 상기 저에너지 X-선 필터부는, 저에너지 X-선을 차단하는 금속 또는 합성 물질을 재질로 하는 것이 바람직하며, 상기 저에너지 X-선 필터부는, 상기 고정 프레임에서 하단으로 연장되는 판형 필터로서, X-선 소스 근접하여 좌측 또는 우측 전면에 설치되어 조사되는 저에너지 X-선 일부를 저지하여 필터링 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the low-energy X-ray filter portion is attached to a part of the front surface of the X-ray source or is disposed apart from the front surface of the X-ray source. The low- Or a synthetic material. The low-energy X-ray filter unit is a plate-shaped filter extending from the stationary frame to the lower end. The low-energy X-ray filter unit includes a low- It is desirable to filter out a part of them.

그리고, 본 발명의 제2 특징은 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 생성방법으로, 상술한 X-선 영상 촬영 시스템을 이용하는 것으로, (a) X-선 소스와 가스 전자 증폭 검출기 사이에 위치한 대상체에 X-선을 조사하여 제1 영상을 생성하는 단계; (b) 중심축을 중심으로 고정 프레임을 180도 회동시킨 위치에서 상기 대상체에 X-선을 조사하여 제2 영상을 생성하는 단계; (c) 영상 처리부가 제1 영상 및 제2 영상의 각 저에너지 영상 및 고에너지 영상별로 합성하여 저에너지 영상 및 고에너지 영상을 생성하는 단계; 및 (d) 영상 처리부가 저에너지 영상 및 고에너지 영상을 합성하여 이중 에너지 X-선 영상을 생성하는 단계를 포함한다.A second aspect of the present invention is to provide a dual energy X-ray image generation method using an energy filter using a gas electron amplification detector, which uses the X-ray imaging system described above, wherein (a) Generating a first image by irradiating X-rays to a target object located between the electron amplification detectors; (b) generating a second image by irradiating the object with X-rays at a position where the fixed frame is rotated 180 degrees around the central axis; (c) generating a low energy image and a high energy image by synthesizing each low energy image and high energy image of the first image and the second image by the image processing unit; And (d) generating a dual energy X-ray image by synthesizing the low energy image and the high energy image by the image processing unit.

여기서, 상기 가스 전자 증폭 검출기는, 반응 가스가 유입되는 GEM 챔버; 챔버 내부 X-선 조사방향의 일측에 설치되는 캐소드; 캐소드에 이격되어 설치되는 적어도 하나의 GEM 포일; 및 GEM 포일과 인접하여 설치되고, 독출 회로(readout circuit)와 연결되는 애노드를 포함하여 구성된 것이 바람직하다.Here, the gas electron amplification detector may include: a GEM chamber into which a reaction gas flows; A cathode disposed on one side of the X-ray irradiation direction in the chamber; At least one GEM foil spaced apart from the cathode; And an anode disposed adjacent to the GEM foil and connected to a readout circuit.

또한, 상기 생성되는 제1 영상 및 제2 영상은, 상기 애노드의 격자 하나와 영상의 1 픽셀에 대응되는 것이 바람직하고, 상기 회동부를 통해 고정 프레임을 단계적으로 회전시키면서, 상기 (a) 단계 내지 (d) 단계를 반복하여 컴퓨터 단층 촬영하여 이중 에너지 X-선 CT 영상을 생성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.Preferably, the generated first and second images correspond to one of the grid of the anode and one pixel of the image, and while rotating the fixed frame stepwise through the rotation unit, and repeating the steps (d) and (c) to generate a dual energy X-ray CT image.

본 발명에 따른 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템 및 그 X-선 영상 생성방법은 다음과 같은 효과를 가진다.The energy-filtered dual energy X-ray imaging system using the gas electron amplification detector according to the present invention and the X-ray image generating method thereof have the following effects.

첫째, 본 발명은 저에너지 X-선 필터와 회동 가능 회동부를 구비하여 선명한 이중 에너지 X-선 영상의 획득이 가능한 X-선 영상 촬영 시스템 및 그 X-선 영상 생성방법을 제공한다.First, the present invention provides an X-ray imaging system capable of acquiring a clear dual energy X-ray image by providing a low-energy X-ray filter and a rotatable rotation unit, and an X-ray image generating method thereof.

둘째, 본 발명은 정상 촬영과 좌측 및 우측을 반전시켜 촬영하는 반전 영상 촬영의 두번 영상 촬영을 통해 저에너지 영상 및 고에너지 영상이 선명하게 구분되는 이중 에너지 X-선 영상을 생성 또는 획득할 수 있는 시스템 및 영상 생성방법을 제공한다.Second, the present invention provides a system capable of generating or acquiring a dual energy X-ray image in which a low energy image and a high energy image are clearly distinguished through a normal image capturing and a double image capturing of an inverted image capturing in which the left and right images are reversed And an image generation method.

셋째, 본 발명은 이중 에너지 X-선 영상 촬영 프로세스를 회동부에 의해 단계적으로 360도 회전시키면서 반복함으로써, 이중 에너지 X-선 컴퓨터 단층(Computer tomography:CT) 영상을 획득할 수 있는 이중에너지 X-선 영상 촬영 시스템 및 X-선 영상 생성방법을 제공한다.Third, the present invention provides a dual energy X-ray imaging method capable of obtaining a dual energy X-ray computer tomography (CT) image by repeating a dual energy X- Ray imaging system and a method of generating an X-ray image.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명이 실시예에 따른 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 생성방법의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명이 실시예에 따른 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템에 적용되는 가스 전자 증폭 검출기(GEM detector)의 구성을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템의 촬영 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이중 에너지 X-선 영상 생성방법의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 생성된 영상의 처리 모식도이다.1 is a diagram illustrating a configuration of an energy filter type dual energy X-ray imaging system using a gas electron amplification detector according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flow chart of a dual energy X-ray image generation method using an energy filter using a gas electron amplification detector according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a configuration of a GEM detector applied to a dual energy X-ray imaging system according to an embodiment of the present invention.
4 is a photographic view of an energy filter type dual energy X-ray imaging system using a gas electron amplification detector according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram of a dual energy X-ray image generating method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a processing diagram of an image generated according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Wherever possible, the same or similar parts are denoted using the same reference numerals in the drawings.

본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto.

본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / It does not exclude the existence or addition of a group.

본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명이 실시예에 따른 가스 전자 증폭 검출기(200)를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 전자 증폭 검출기(200)를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 생성방법의 흐름을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of an energy filter type dual energy X-ray imaging system using a gas electron amplification detector 200 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross- Energy X-ray image generating method using an amplification detector 200 according to an embodiment of the present invention.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 X-선 영상 촬영 시스템은, 중심축에서 직선상의 양쪽으로 연장되는 고정 프레임(330)을 구비하고, 중심축 회동이 가능한 회동부(300); 일측 고정 프레임(330) 단부의 하단으로 고정 연결되는 X-선 소스(100); X-선 소스(100) 전면에 이격되어 설치되고, X선 좌우 방향의 조사영역 중 어느 하나의 조사영역의 저에너지 X-선을 저지하는 저에너지 X-선 필터부(150); 타측 고정 프레임(330) 단부의 하단으로 고정 연결되는 가스 전자 증폭 검출기(200); 및 가스 전자 증폭 검출기(200)에 의해 검출된 영상을 합성하는 영상 처리부(400)를 포함하여 구성하되, 영상 처리부(400)가 중심축 하부에 위치한 대상체를 촬영하여 생성된 제1 영상과 고정 프레임(330)을 180도 회동시킨 위치에서 촬영하여 생성된 제2 영상을 합성하여 X-선 영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.1, the X-ray imaging system according to the embodiment of the present invention includes a rotary unit 300 having a fixed frame 330 extending on both sides in a straight line on a center axis, ; An X-ray source 100 fixedly connected to a lower end of an end of the one fixing frame 330; A low-energy X-ray filter unit 150 which is installed on the front surface of the X-ray source 100 and blocks low-energy X-rays in one of the irradiation areas in the X-ray left and right direction; A gas electronic amplification detector 200 fixedly connected to a lower end of an end of the other stationary frame 330; And an image processing unit 400 for synthesizing the images detected by the gas electronic amplification detector 200. The image processing unit 400 includes a first image generated by photographing a target object located below the central axis, And the second image generated by photographing at a position rotated by 180 degrees is synthesized to generate an X-ray image.

그리고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 생성방법은, 상술한 X-선 영상 촬영 시스템을 이용하는 것으로, (a) X-선 소스(100)와 가스 전자 증폭 검출기(200) 사이에 위치한 대상체에 X-선을 조사하여 제1 영상을 생성하는 단계; (b) 중심축을 중심으로 고정 프레임(330)을 180도 회동시킨 위치에서 상기 대상체에 X-선을 조사하여 제2 영상을 생성하는 단계; (c) 영상 처리부(400)가 제1 영상 및 제2 영상의 각 저에너지 영상 및 고에너지 영상 별로 합성하여 저에너지 영상 및 고에너지 영상을 생성하는 단계; 및 (d) 영상 처리부(400)가 저에너지 영상 및 고에너지 영상을 합성하여 X-선 영상을 생성하는 단계를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the dual energy X-ray image generating method of the energy filter method according to the embodiment of the present invention uses the above-described X-ray imaging system, 100 and a gas electron amplification detector 200 to produce a first image by irradiating the object with X-rays; (b) generating a second image by irradiating the object with X-rays at a position where the fixed frame 330 is rotated 180 degrees around the central axis; (c) generating a low energy image and a high energy image by synthesizing each low energy image and high energy image of the first image and the second image by the image processing unit (400); And (d) generating an X-ray image by synthesizing a low energy image and a high energy image by the image processing unit 400.

이와 같이, 본 발명의 실시예는 X-선 소스(100)에 일부 영역에 필터를 구비하고, 대상체에 X-선을 조사하여 가스 전자 증폭 검출기(200)를 통해 저에너지 및 고에너지 영상으로 구분된 제1 영상을 획득하고, 다시 회동부(300)를 통해 고정 프레임(330)을 180도 회전시켜 좌우가 반전된 제2 영상을 획득하여 저에너지 및 고에너지 별로 영상을 합성하고 다시 저에너지 영상 및 고에너지 영상을 합성함으로써, 선명한 X-선 풀(full) 영상을 획득할 수 있는 X-선 영상 촬영 시스템 및 그 영상 생성방법을 제공하게 된다.As described above, in the embodiment of the present invention, the X-ray source 100 is provided with a filter in a partial area, and the X-ray source 100 irradiates X-rays to the object and is divided into low energy and high energy images And then the fixed frame 330 is rotated by 180 degrees through the rotary unit 300 to obtain a second image that is inverted in the left and right directions to synthesize the images by low energy and high energy, Ray image capturing system capable of acquiring a clear full X-ray image by synthesizing images, and an image generating method thereof.

상술한 바와 같이, 일반적인 X-선 검출장치는 에너지가 고정되어 있어서 검출 대상체(subject)의 X-선 투과도에 따라서 그 선명도가 다르게 검출되는데, 예를 들어, 의료용 X-선 검출장치일 경우 뼈 (bone)와 조직 (tissue)이 한 검출장치에서 별도의 장치 없이는 똑같은 선명도를 유지하기 어렵다. As described above, a general X-ray detection device has a fixed energy and its sharpness is detected differently according to the X-ray transmittance of a detection subject. For example, in the case of a medical X-ray detection device, bone and tissue are difficult to maintain the same sharpness without a separate device in one detection device.

따라서 뼈와 조직을 유사한 선명도를 유지하면서 영상을 촬영하기 위해서는 다른 에너지를 갖는 2개의 X-선 소스(100)를 사용하여 각각 촬영하여 영상을 합성하거나, 하나의 소스를 사용하되, 뼈, 혹은 조직에 맞는 필터(Filter)를 사용해서 한 종류의 물질에만 선명도를 맞춰서 역시 각각 촬영하여 영상을 합성할 수밖에 없다.Therefore, in order to capture an image while maintaining a similar sharpness to bone and tissue, two X-ray sources 100 having different energies are used to capture images to synthesize images or use one source, It is necessary to capture images of only one type of material by using a filter suitable for each type of image and synthesize the images.

이에 본 발명의 실시예에서는 하나의 X-선 소스(100)(source) 및 촬영 시스템을 이용하여 선명한 두 가지 에너지 영상이 포함된 하나의 풀 X-선 촬영 영상을 획득할 수 있는 X-선 영상 촬영 시스템 및 X-선 영상 생성방법을 제안한다.In the embodiment of the present invention, an X-ray source 100 and an imaging system are used to acquire a full X-ray image including two sharp energy images, We propose an imaging system and an X-ray image generation method.

보다 구체적으로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 X-선 영상 촬영 시스템은, 하나의 축을 중심으로 회동하는 회동부(300)를 구비하는데, 회동부(300)는 중심에서 양쪽으로 직선 연장되는 고정 프레임(330)을 구비하고, 고정 프레임(330) 양쪽 단부에서 하단으로 각각 연장되어 X-선 소스(100), 필터 및 가스 전자 증폭 검출기(200)(GEM detector)가 설치된다. 1, the X-ray imaging system according to the embodiment of the present invention includes a rotation unit 300 that rotates about one axis, Ray source 100, a filter and a GEM detector 200 are installed at both ends of the fixed frame 330. The X-ray source 100 and the GEM detector 200 are installed at both ends of the fixed frame 330, do.

X-선 소스(100) 전면에는 좌측 및 우측 중 어느 한쪽에 고에너지(high energy) X-선을 저지할 수 있는 판형 필터가 설치됨으로써, X-선 소스(100)가 X-선을 대상체에 조사하여 가스 전자 증폭 검출기(200)를 통해 영상이 생성되는 경우 필터부(150)에 의해 필터링된 고에너지 X-선 영상과 필터 없이 생성된 저에너지 X-선 영상이 동시에 좌측 및 우측으로 구분된 제1 영상을 영상 처리부(400)를 통해 획득할 수 있게 된다. In the front of the X-ray source 100, a plate-shaped filter capable of blocking high energy X-rays is provided on either the left side or the right side, so that the X-ray source 100 can irradiate an X- Ray image filtered by the filter unit 150 and the low-energy X-ray image generated without the filter when the image is generated through the gas-electron amplification detector 200, 1 image can be acquired through the image processing unit 400.

그리고 나서, 회동부(300)에 의해 고정 프레임(330)을 180도로 회동시켜 X-선을 촬영하게 되면, 좌측 및 우측이 서로 반전된 제2 영상을 획득할 수 있게 되고, 영상 처리부(400)에서 제1 영상 및 제2 영상 각각 저에너지 영상 및 고에너지 영상별로 분리하고, 제1 영상의 저에너지 영상과 제2 영상의 저에너지 영상을 합성하고, 제1 영상의 고에너지 영상과 제2 영상의 고에너지 영상을 합성하여 저에너지 풀 영상 및 고에너지 풀영상 생성하게 되고, 다시 저에너지 풀 영상과 고에너지 풀(full) 영상을 합성하여 이중 에너지 X-선 영상을 획득할 수 있게 된다. Then, when the X-ray is taken by rotating the fixed frame 330 by 180 degrees by the rotation unit 300, the second image in which the left and right sides are inverted from each other can be acquired, Energy image of the first image and the low energy image of the second image, respectively, and synthesizes the low-energy image of the first image and the low-energy image of the second image, Energy image and a high-energy full image, and a dual-energy X-ray image is obtained by synthesizing a low energy full image and a high energy full image again.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 X-선 영상 촬영 시스템 및 영상 생성방법은, 대상체에 대한 이중 에너지 X-선 영상을 획득하기 위해, 정상 촬영과 좌측 및 우측을 반전시켜 촬영하는 반전 영상 촬영의 두번 영상 촬영을 통해 저에너지 영상 및 고에너지 영상이 선명하게 구분되는 이중 에너지 X-선 영상을 생성 또는 획득할 수 있는 시스템 및 영상 생성방법을 제공한다.As described above, the X-ray imaging system and the image generating method according to the embodiment of the present invention include a normal imaging and a reverse imaging in which the left and right sides are reversed in order to acquire a dual energy X- And a dual energy X-ray image in which a low-energy image and a high-energy image are clearly distinguished through image-taking twice.

여기서, 영상 처리장치는 컴퓨터 등의 연산처리 장치 및 디스플레이 장치를 구비하고, 회동부(300) 및 가스 전자 증폭 검출기(200)를 통합 제어하는 통합제어부를 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같은 통합제어부에 의해 즉 X-선 촬영의 구동 및 회동부(300)의 구동을 프로세스에 따라 자동으로 제어가 가능하게 되고, 회동부(300) 구동의 제어에 의해 360도 회전시키면서 단계적으로 상술한 이중 에너지 X-선 영상을 촬영 프로세스를 진행하여 이중 에너지 X-선 CT 영상을 획득할 수 있는 X-선 컴퓨터 단층(Computer tomography:CT) 촬영 시스템의 기능도 수행할 수 있게 된다.Here, the image processing apparatus may include an operation control unit such as a computer, and a display unit, and may include an integrated control unit for integrally controlling the rotation unit 300 and the gas electronic amplification detector 200. [ By this integrated control unit, the driving of the X-ray imaging and the driving of the rotation unit 300 can be controlled automatically according to the process, and the rotation unit 360 is rotated 360 degrees under the control of the driving of the rotation unit 300, A dual energy X-ray imaging process can be performed to perform a function of an X-ray computer tomography (CT) imaging system capable of acquiring a dual energy X-ray CT image.

또한, 저에너지 X-선 필터부(150)는, X-선 소스(100) 전면 일부에 부착되거나, 고정 프레임(330)에서 하단으로 연장시켜 X-선 소스(100) 전면과 이격되어 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 직접적으로 X-선 소스의 전면 일측에 고정하여 설치하는 것도 가능하고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 고정 프레임(330)에서 하단 연장시켜 X-선 소스와 이격되어 설치되는 것도 가능하며, 필요에 따라 필터부(150)는 이동이 가능하도록 하여 X-선 차단 및 해제를 선택적으로 수행할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 더하여, 저에너지 X-선 필터부(150)는, 저에너지 X-선을 차단하는 Cu 등의 금속 또는 합성 물질을 재질로 하는 것이 바람직하다.The low energy X-ray filter unit 150 may be attached to a part of the front surface of the X-ray source 100 or may be installed apart from the front surface of the X-ray source 100 by extending to the lower end of the fixing frame 330 desirable. In other words, it is also possible to directly fix it on one side of the front surface of the X-ray source. Alternatively, as shown in FIG. 1, it is possible to extend the lower end of the fixing frame 330 to be spaced apart from the X- It is preferable that the filter unit 150 can be moved so that X-ray blocking and release can be selectively performed. In addition, it is preferable that the low-energy X-ray filter unit 150 is made of a metal such as Cu or a synthetic material which blocks the low-energy X-ray.

또한, 이와 같은 좌측 및 우측의 반전 영상은 본 발명의 실시예에 따라 회동부의 180도 회전에 따라 촬영하는 것도 가능하고, X-선 소스에 부착되거나 이격되어 설치된 저에너지 X-선 필터부(150)를 이동 또는 회전에 의해 촤즉에서 우측으로 이동시키거나 우측에서 좌측으로 이동시켜 두번 촬영함으로써, 정상 촬영 영상과 반전 영상을 확득하는 것도 가능하게 된다.The left and right reversed images can be photographed in accordance with the rotation of the rotary unit by 180 degrees. The low-energy X-ray filter unit 150 attached to the X- ) Can be moved or rotated from right to left or from right to left, so that it is possible to acquire a normal photographed image and an inverted image.

도 3은 본 발명이 실시예에 따른 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템에 적용되는 가스 전자 증폭 검출기(200)(GEM detector)의 구성을 예시한 도면이다. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a GEM detector 200 applied to a dual energy X-ray imaging system according to an embodiment of the present invention.

도 3에 나타낸 바와 같이, 가스 전자 증폭 검출기(200)는 상기 가스 전자 증폭 검출기(200)는 반응 가스가 유입되는 GEM 챔버(210); 챔버 내부 X-선 조사방향의 일측에 설치되는 캐소드(230); 캐소드(230)에 이격되어 설치되는 적어도 하나의 GEM 포일(250); 및 GEM 포일(250)과 인접하여 설치되는 애노드(270)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 3, in the gas-electron amplification detector 200, the gas-electron amplification detector 200 includes a GEM chamber 210 into which a reactive gas flows; A cathode 230 installed on one side of the X-ray irradiation direction in the chamber; At least one GEM foil 250 spaced apart from the cathode 230; And an anode 270 disposed adjacent to the GEM foil 250.

여기서, 가스 전자 증폭기(Gas Electron Multiplier) 또는 가스 전자 증폭 검출기(200)(GEM detector)는 입자 또는 방사선이 가스 입자(Ar+CO2 등)를 전리시킬 때에 발생하는 전하에 기초하여 방사선을 검출하는 가스이온화 검출기의 일종이다. 기존의 가스 이온화 검출기는 전리된 전하가 음극까지 도달하는 비율이 낮아 검출 성능이 좋지 않았지만, 본 발명의 실시예에 적용되는 가스 전자 증폭(GEM) 검출기는 GEM 챔버(210) 내에 하나 이상의 GEM 포일(250)(foil)을 구비하여 전하의 개수를 증폭시킬 수 있기 때문에 검출 성능이 향상시킬 수 있다.Here, the gas electron multiplier or the GEM detector 200 detects the radiation based on the charge generated when the particles or the radiation ionize the gas particles (Ar + CO 2, etc.) It is a kind of gas ionization detector. Although the conventional gas ionization detector has a poor detection performance due to a low proportion of the ionized charge reaching the cathode, the gas electron amplification (GEM) detector applied to the embodiment of the present invention is not limited to the one or more GEM foils 250 (foil) can be provided to amplify the number of charges, so that the detection performance can be improved.

또한, GEM 포일(250)은 수십 ㎛의 직경 및 수십~수백 ㎛의 간격을 가지는 수많은 구멍들이 뚫린 수십~수백 ㎛의 얇은 절연체 기판의 양면에 예를 들어 구리와 같은 금속층을 얇게 형성한 평판이다. 절연체 기판은 예를 들어 캡톤(Kapton) 소재로 구현될 수 있다. 캡톤 소재는 -269℃의 극저온부터 400℃의 고온까지 안정적이고 절연 성능이 뛰어나기 때문에 절연체로서 널리 사용된다.The GEM foil 250 is a flat plate on which a thin metal layer such as copper is formed on both sides of a thin insulator substrate of several tens to several hundreds of micrometers having a diameter of several tens of micrometers and an interval of several tens to several hundreds of micrometers. The insulator substrate may be implemented, for example, with Kapton material. Capton material is widely used as an insulator because it is stable from a cryogenic temperature of -269 ° C to a high temperature of 400 ° C and has excellent insulation performance.

또한, GEM 포일(250)의 두 금속층에 서로 다른 크기의 전압이 각각 인가되면 캐소드(230) 전극과 애노드(270) 전극 사이의 전기장이 구멍 사이로 밀집하면서 구멍 내에 강한 전기장이 형성되는데, X-선 등의 방사선에 의해 가스 입자로부터 유리된 표류 전자(drift electron)가 음극(캐소드(230))과 GEM 포일(250) 사이의 전기장에 의해 가속되어 구멍으로 접근하였다가 갑자기 고밀도의 전기장을 만나면서 가스 입자들로부터 대량의 전자들이 유리되는 전자 사태(Electron Avalanche)를 일으킨다. 이러한 전자 증폭 현상에 의해 전자들의 개수가 급증하므로 애노드(270)와 연결되는 독출 회로(Readout circuit)에서 전기적으로 검출하기가 용이해진다. 복수의 GEM 포일(250) 들을 나란히 배치하면 전자들이 독출 회로(Readout circuit)까지 도달하기 전에 전자 증폭 현상을 여러 차례 일으킬 수 있는 장점이 있다.In addition, when voltages of different sizes are applied to the two metal layers of the GEM foil 250, an electric field between the cathode 230 and the anode 270 is concentrated between the holes and a strong electric field is formed in the hole. (Cathode 230) and the GEM foil 250 are accelerated to approach the hole and suddenly reach a high density electric field, the gas particles (Electron Avalanche) in which a large amount of electrons are liberated from the electrons. As the number of electrons increases rapidly due to the electron amplification phenomenon, the electrons can be electrically detected in a readout circuit connected to the anode 270. When the plurality of GEM foils 250 are arranged side by side, there is an advantage that the electrons can cause the electron amplification phenomenon several times before reaching the readout circuit.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템에 가스 전자 증폭 검출기(200)(GEM detector)를 사용함으로써, 구성이 간단하여 제조단가를 낮출 수 있고, 대형 검출기로의 제작도 기타 다른 검출기에 비해 용이하다는 점에서 대형 검사체에 적용도 가능하다. 그리고, 동물과 같은 자유로이 움직이지 못하는 대상체(subject)에 있어서 대상체에 맞게 검출기를 굴곡있게 제작할 수도 있다는 큰 장점이 있다.By using the GEM detector 200 in the dual energy X-ray imaging system according to the embodiment of the present invention, it is possible to reduce the manufacturing cost by simplifying the construction, It is also applicable to large inspection bodies because it is easier than other detectors. In addition, there is a great advantage in that the detector can be flexibly manufactured in accordance with the object in a subject that can not move freely, such as an animal.

그리고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 애노드(270) 단자는 2차원 격자 형태의 격자 전극으로 구성되어 있으며, 각 전극의 2차원 x, y 좌표에 따라서 영상의 1 pixel의 좌표가 결정되고 격자의 면적이 영상에서의 1 픽셀(pixel)의 크기가 된다. 결과적으로 전체 격자의 개수가 한 영상의 해상도(resolution)가 된다.As shown in FIG. 3, the anode 270 terminal is composed of a lattice electrode in the form of a two-dimensional lattice. The coordinates of one pixel of the image are determined according to the two-dimensional x and y coordinates of each electrode, This is the size of one pixel in this image. As a result, the total number of grids is the resolution of one image.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스 전자 증폭 검출기(200)를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템의 촬영 모식도이다. 4 is a photographic view of an energy filter type dual energy X-ray imaging system using a gas electron amplification detector 200 according to an embodiment of the present invention.

도 4에 나타낸 바와 같이, X-선 소스(100)와 대상체(object) 사이에 판형(plate)의 저에너지 X-선 필터부(150) 설치하여, 판형 필터부(150)를 통과한 X-선이 저에너지(low energy) X-선을 차단하여 고에너지(high energy) X-선만 가지게 되고, 판형 필터부(150)를 거치지 않은 X-선은 저에너지(low energy) 성분의 X-선 피크(peak)를 가지게 된다. 따라서 대상체(object)를 통과한 X-선 영상은 가스 전자 증폭 검출기(200)(GEM detector) 영역에 고에너지(high energy) 영상 영역과 저에너지(low energy) 영상 영역의 2개의 영역으로 구분되어 나타나게 된다. As shown in FIG. 4, a plate low energy X-ray filter unit 150 is installed between the X-ray source 100 and the object, and the X- The X-ray having the low energy X-ray only has a high energy X-ray and the X-ray not passing through the plate filter 150 has the X-ray peak of the low energy ). Therefore, the X-ray image passing through the object is divided into two regions of a high energy image region and a low energy image region in the GEM detector 200 (GEM detector) do.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가스 전자 증폭 검출기(200)를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 생성방법의 모식도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 생성된 영상의 처리 모식도이다.FIG. 5 is a schematic diagram of a dual energy X-ray image generating method using an energy filter method using a gas electron amplification detector 200 according to an embodiment of the present invention. FIG. It is a schematic diagram.

도 5에 나타낸 바와 같이, 각 에너지 별 저에너지 및 고에너지 반쪽 영상이 구분된 제1 영상을 얻게 되고, 회동부(300)에 의해 180도 회전시켜 한 번 더 촬영하게 되면, 제1 영상과 좌측 및 우측이 반전된 각 에너지 별로 반쪽 영상이 구분된 제2 영상을 획득하게 된다. 그리고 상술한 제1 영상 및 제2 영상으로부터 각각 에너지별 영상을 합성하여 저에너지 풀 영상 및 고에너지 풀 영상을 획득할 수 있게 된다.As shown in FIG. 5, a first image in which low-energy and high-energy half images for respective energies are separated is obtained. When the rotary unit 300 rotates 180 degrees and photographs one more time, And the second image obtained by dividing the half image by each energy of the inverted right is acquired. Then, energy-specific images are synthesized from the first image and the second image to obtain a low energy full image and a high energy full image.

보다 구체적으로, 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 X-선 촬영 시스템 및 영상 생성방법을 이용하여 영상 처리과정을 살펴보면, 회동부(300)의 0도에서 촬영하는 정상촬영에서 고에너지 반쪽영상과 저에너지 반쪽영상으로 이루어진 제1 영상의 생성과 함께, 각각의 반쪽영상을 분리하여 각각 데이터베이스에 저장한다.More specifically, as shown in FIG. 6, the image processing process using the X-ray imaging system and the image generating method according to the embodiment of the present invention will be described. In the normal photographing taken at 0 degree of the rotation unit 300 The generation of the first image composed of the high energy half image and the low energy half image is performed, and each half image is separated and stored in the database.

그리고 나서, 회동부(300)에 의해 180도로 회동시켜 촬영하게 되면, 제1 영상에서 좌측 및 우측이 반전된 제2 영상을 회득하게 되는데, 제2 영상에서 저에너지 반쪽영상과 고에너지 반쪽 영상을 분리시키고 각각 데이터 베이스에 저장한 후, 제1 영상 및 제2 영상의 각각 에너지 별 영상을 합성하여 저에너지 영상 및 고에너지 영상의 풀 영상을 획득할 수 있게 된다. 그리고, 획득한 저에너지 영상 및 고에너지 영상을 다시 합성하여 최종적으로 한 화면에 두 개의 에너지 영상을 갖는 이중 에너지 X-선 영상을 얻을 수 있게 된다.Then, when the rotary unit 300 rotates the image by 180 degrees, it captures a second image in which the left and right sides are inverted in the first image, and separates the low energy half image and the high energy half image from the second image Energy images and energy images of the first image and the second image are synthesized to obtain a full image of a low energy image and a high energy image, respectively. Then, the obtained low energy image and high energy image are synthesized again, and finally a dual energy X-ray image having two energy images on one screen can be obtained.

또한, 본 발명의 또다른 실시예로서, 각각 180도 회전하여 두 번 촬영하여 상술한 이중 에너지 X-선 영상을 회득할 수 있게 되는데, 이러한 이중 에너지 X-선 영상 촬영 프로세스를 회동부(300)에 의해 단계적으로 360도 회전시키면서 반복함으로써, 이중 에너지 X-선 컴퓨터 단층(Computer tomography: CT) 영상을 얻는 것도 가능하다. In addition, as another embodiment of the present invention, it is possible to acquire the above-described dual energy X-ray image by rotating 180 degrees each time, and this dual energy X- It is also possible to obtain a dual energy X-ray computer tomography (CT) image by repeating a 360-degree rotation step by step.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments and the accompanying drawings described in the present specification are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are for the purpose of describing rather than limiting the technical spirit of the present invention, and it is apparent that the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100: X-선 소스 150: 필터부
200: 가스 전자 증폭 검출기 300: 회동부
330: 고정 프레임 400: 영상 처리부100: X-ray source 150: filter section
200: gas electronic amplification detector 300:
330: Fixed frame 400: Image processing unit

Claims (10)

중심축에서 직선상의 양쪽으로 연장되는 고정 프레임을 구비하고, 중심축 회동이 가능한 회동부;
일측 고정 프레임 단부의 하단으로 고정 연결되는 X-선 소스;
X-선 소스 전면에 설치되고, X선 좌우 방향의 조사영역 중 어느 하나의 조사영역의 저에너지 X-선을 저지하는 저에너지 X-선 필터부;
타측 고정 프레임 단부의 하단으로 고정 연결되는 가스 전자 증폭 검출기; 및
가스 전자 증폭 검출기에 의해 검출된 영상을 합성하여 처리하는 영상 처리부를 포함하여 구성하되,
영상 처리부가 중심축 하부에 위치한 대상체를 촬영하여 생성된 제1 영상과 고정 프레임을 180도 회동시킨 위치에서 촬영하여 생성된 제2 영상을 합성하여 이중 에너지 X-선 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템.A turning unit having a fixed frame extending on both sides in a straight line on the central axis and capable of pivotal rotation;
An X-ray source fixedly connected to a lower end of the one fixed frame end;
A low-energy X-ray filter portion which is provided on the entire surface of the X-ray source and blocks the low-energy X-ray of one of the irradiation regions in the X-ray left and right direction;
A gas electron amplification detector fixedly connected to a lower end of the other stationary frame end; And
And an image processor for synthesizing and processing images detected by the gas-electronic amplification detector,
Wherein the image processing unit generates a dual energy X-ray image by synthesizing a first image generated by photographing a target object located at the center of the central axis and a second image generated by photographing the first image generated by rotating the fixed frame by 180 degrees, Dual Energy X-ray Imaging System of Energy Filter Using Gas Electron Amplification Detector. 청구항 1에 있어서,
상기 가스 전자 증폭 검출기는
반응 가스가 유입되는 GEM 챔버;
챔버 내부 X-선 조사방향의 일측에 설치되는 캐소드;
캐소드에 이격되어 설치되는 적어도 하나의 GEM 포일; 및
GEM 포일과 인접하여 설치되고, 독출 회로(readout circuit)와 연결되는 애노드를 포함하는 것을 특징으로 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템.The method according to claim 1,
The gas electron amplification detector
A GEM chamber into which a reaction gas flows;
A cathode disposed on one side of the X-ray irradiation direction in the chamber;
At least one GEM foil spaced apart from the cathode; And
And an anode connected to the GEM foil and connected to a readout circuit, wherein the energy-filtered dual energy X-ray imaging system employs a gas electron amplification detector. 청구항 2에 있어서,
상기 애노드는,
격자 형태의 전극으로, 격자 하나가 영상의 1 픽셀에 대응되는 것을 특징으로 하는 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템.The method of claim 2,
The anode,
A grid-type electrode, wherein one of the gratings corresponds to one pixel of the image. An energy filter type dual energy X-ray imaging system using a gas electron amplification detector. 청구항 1에 있어서,
상기 저에너지 X-선 필터부는,
X-선 소스 전면 일부에 부착되거나, X-선 소스 전면과 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템.The method according to claim 1,
The low-energy X-ray filter unit includes:
Ray source, or attached to a part of the front surface of the X-ray source, or spaced apart from the front surface of the X-ray source. 청구항 1에 있어서,
상기 저에너지 X-선 필터부는, 저에너지 X-선을 차단하는 금속 또는 합성 물질을 재질로 하는 것을 특징으로 하는 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the low-energy X-ray filter unit is made of a metal or synthetic material that blocks low-energy X-rays. 청구항 1에 있어서,
상기 저에너지 X-선 필터부는,
상기 고정 프레임에서 하단으로 연장되는 판형 필터로서, X-선 소스 근접하여 좌측 또는 우측 전면에 설치되어 조사되는 저에너지 X-선 일부를 저지하여 필터링 하는 것을 특징으로 하는 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 촬영 시스템.The method according to claim 1,
The low-energy X-ray filter unit includes:
Wherein the filter is a plate-shaped filter extending from the stationary frame to the lower end, wherein the filtering is performed by blocking a part of the low-energy X-ray irradiated on the left side or the whole right side of the filter near the X- Dual energy X-ray imaging system. 청구항 1의 X-선 영상 촬영 시스템을 이용하는 것으로,
(a) X-선 소스와 가스 전자 증폭 검출기 사이에 위치한 대상체에 X-선을 조사하여 제1 영상을 생성하는 단계;
(b) 중심축을 중심으로 고정 프레임을 180도 회동시킨 위치에서 상기 대상체에 X-선을 조사하여 제2 영상을 생성하는 단계;
(c) 영상 처리부가 제1 영상 및 제2 영상의 각 저에너지 영상 및 고에너지 영상별로 합성하여 저에너지 영상 및 고에너지 영상을 생성하는 단계; 및
(d) 영상 처리부가 저에너지 영상 및 고에너지 영상을 합성하여 이중 에너지 X-선 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 생성방법.By using the X-ray imaging system of claim 1,
(a) generating a first image by irradiating X-rays to a target object located between an X-ray source and a gas electron amplification detector;
(b) generating a second image by irradiating the object with X-rays at a position where the fixed frame is rotated 180 degrees around the central axis;
(c) generating a low energy image and a high energy image by synthesizing each low energy image and high energy image of the first image and the second image by the image processing unit; And
(d) generating a dual energy X-ray image by synthesizing a low-energy image and a high-energy image by the image processing unit, and generating a dual energy X-ray image using an energy- . 청구항 7에 있어서,
상기 가스 전자 증폭 검출기는
반응 가스가 유입되는 GEM 챔버;
챔버 내부 X-선 조사방향의 일측에 설치되는 캐소드;
캐소드에 이격되어 설치되는 적어도 하나의 GEM 포일; 및
GEM 포일과 인접하여 설치되고, 독출 회로(readout circuit)와 연결되는 애노드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 생성방법.The method of claim 7,
The gas electron amplification detector
A GEM chamber into which a reaction gas flows;
A cathode disposed on one side of the X-ray irradiation direction in the chamber;
At least one GEM foil spaced apart from the cathode; And
Wherein the anode is connected to a GEM foil and includes an anode connected to a readout circuit. The energy-filtered dual energy X-ray image generation method using a gas electron amplification detector. 청구항 8에 있어서,
상기 생성되는 제1 영상 및 제2 영상은,
상기 애노드의 격자 하나와 영상의 1 픽셀에 대응되는 것을 특징으로 하는 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 생성방법.The method of claim 8,
The first image and the second image, which are generated,
Wherein the one of the grid and the one pixel of the image corresponds to one grid of the anode and one pixel of the image. 청구항 7에 있어서,
상기 회동부를 통해 고정 프레임을 단계적으로 회전시키면서, 상기 (a) 단계 내지 (d) 단계를 반복하여 컴퓨터 단층 촬영하여 이중 에너지 X-선 CT 영상을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 전자 증폭 검출기를 이용한 에너지 필터 방식의 이중 에너지 X-선 영상 생성방법.The method of claim 7,
Further comprising the steps of: (a) repeating the steps (a) to (d) while rotating the fixed frame step by step through the rotation unit to produce a dual energy X-ray CT image by computer tomography; Dual energy X-ray image generation method using energy filter using electronic amplification detector.
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Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001155668A (en) * 1999-11-30 2001-06-08 Toshiba Corp X-ray image detector
JP2009206057A (en) * 2008-02-29 2009-09-10 Scienergy Co Ltd Gas electron amplifier and radiation detector using the same
EP2416176A1 (en) * 2009-04-01 2012-02-08 Tokuyama Corporation Radiographic image detector
JP5558746B2 (en) * 2009-06-29 2014-07-23 サイエナジー株式会社 X-ray image forming apparatus
CN103675931B (en) * 2012-09-26 2016-09-28 同方威视技术股份有限公司 CT system and the detection device for CT system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021221875A1 (en) * 2020-04-28 2021-11-04 Wisconsin Alumni Research Foundation X-ray imaging device providing enhanced spatial resolution by energy encoding

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