KR101762070B1 - 콘빔 엑스선 ct의 디텍터 보정 장치 및 그 방법 - Google Patents

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조민형
이수열
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경희대학교 산학협력단
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Abstract

수직의 와이어를 기준으로 투영영상 집합을 획득하여 복수의 단층영상을 재구성하고, 재구성된 복수의 단층영상에서 최대 화소값에 대응하는 좌표값 및 각도에 따른 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도를 추정하는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 디텍터의 수평 중심점 좌표 및 경사 각도를 측정하여 단층영상을 재구성할 때 적용함으로써 재구성된 단층영상의 해상도를 높일 수 있다.

Description

콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치 및 그 방법{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTOR CALIBRATION OF CONE-BEAM X-RAY CT}
본 발명은 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수직의 와이어를 기준으로 투영영상 집합을 획득하여 복수의 단층영상을 재구성하고, 재구성된 복수의 단층영상에서 최대 화소값에 대응하는 좌표값 및 각도에 따른 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도를 추정하는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
엑스선을 이용한 단층촬영장치(CT)는 엑스선이 물체를 투과하면서 엑스선이 감쇄(attenuation)되는 현상을 이용한다. 엑스선은 물체를 투과하면서 광전효과(photo electric effect), 콤프턴 산란(Compton scattering) 등 물리적 현상에 의해 그 강도가 점차 약해지는데 생체조직을 이루는 물체 성분과 그 물리적 밀도에 따라 엑스선이 감쇄 되는 정도가 다르다.
엑스선 단층영상은 생체조직의 엑스선 감쇄계수(attenuation coefficient) 영상을 보여주는 것이라 할 수 있다. 엑스선 감쇄계수는 일반적으로 물질의 밀도가 높을수록 그리고 물질을 이루는 성분의 원자번호가 높을수록 증가한다. 예를 들어, 인체를 촬영 대상으로 할 경우, 생체에서는 뼈 조직이나 치아가 연부 조직에 비해 감쇄계수가 높으며, 엑스선 감쇄계수는 엑스선 광자의 에너지에 따라서도 달라지는데 일반적으로 엑스선 광자의 에너지가 높을수록 감쇄계수는 줄어든다.
이러한 엑스선으로 대상체(인체)의 단층영상을 얻기 위해서는 엑스선을 대상체에 여러 각도로 조사하여 얻은 투영영상(projection image) 집합이 필요하다. 일반적으로는 엑스선원(x-ray source)과 엑스선 디텍터를 하나의 주사장치(gantry) 상에 놓고 이 주사장치를 등각으로 회전하면서 투영영상의 집합을 획득한다. 일부의 단층촬영장치는 엑스선원과 엑스선 디텍터를 고정시키고 물체를 회전시켜 투영영상의 집합을 얻기도 하는데 원리는 동일하다. 이렇게 일정한 각도로 투영영상을 순차적으로 얻어내는 과정을 주사(scan)라 하며, 일반 병원용 엑스선 CT에서 투영영상을 받는 엑스선 디텍터로 단일 소자형 엑스선 디텍터를 배열형으로 구성된 장치를 주로 사용하고 있다. 단일 소자형 엑스선 디텍터는 크고 두꺼워 엑스선 감도(sensitivity)가 높은 장점이 있으며, 단일 소자형 엑스선 디텍터를 원호에 배열하면 한 주사각도에서 1차원 투영데이터를 일시에 획득할 수 있고, 주사장치를 일 회전하면 한 단면의 영상을 획득할 수 있다.
엑스선 디텍터를 여러 개의 원호에 배열하면 복수의 단면에 대한 투영데이터를 동시에 획득할 수 있으므로, 주사장치의 일 회전으로 복수 장의 단면 영상을 획득할 수 있다. 이러한 구조를 가진 CT를 통상 멀티링(Multi-ring) CT라 한다. Multi-ring CT는 싱글링(single-ring) CT와 비교하여 단면당 주사시간을 단축할 수 있어 기존 병원에서 널리 쓰이고 있다. Multi-ring CT의 출현으로 인해 엑스선 CT의 촬영시간이 크게 단축되었으며, Multi-ring CT가 헬리컬(helical) 주사 기능까지 겸비하면서 3차원 단층촬영이 가능하게 되었다.
다만, Multi-ring 구조를 갖춘 CT로 헬리컬 주사를 하면서 3차원 단층영상을 얻을 수 있지만 헬리컨 주사를 하기 위해서는 주사장치를 여러 번 회전해야만 한다. 단 일회의 주사장치 회전으로 3차원 영상을 얻기 위해서는 디텍터 링(ring)의 수가 적어도 수백 개 이상이 되어야 하는데 이는 경제적이지 않다.
그러나 엑스선 디텍터 기술의 발전으로 2차원 면 디텍터도 이제 사용화 되었으며, 면 디텍터의 화소(pixel)수는 이제 수백만 개 이상이 되는 수준으로 발전하여 면 디텍터의 개발로 디지털 엑스선 촬영인 디지털 라디오그래피(digital radiography)도 일반화되었다. 또한, 면 디텍터를 이용한 CT도 개발되었는데 이러한 CT를 일반적으로 콘빔(cone beam) CT라 부르며, 치과용 CT와 마이크로 CT가 대표적인 예이다.
콘빔 CT는 투영영상을 2차원 면 디텍터로 획득하기 때문에 주사장치를 일 회전만 해도 3차원 단층영상을 재구성(reconstruction)할 수 있으며, 영상을 재구성하기 위한 수학적 방법으로는 Feldkamp 알고리즘이 보편적으로 사용되고 있다.
이 영상 재구성 연산을 컴퓨터에서 수행할 때는 엑스선원의 위치, 디텍터의 위치 및 물체의 위치 등을 정확히 입력해야 정확한 단층영상을 획득할 수 있다. 그러나, 시스템 변수 값의 오차로 인해 영상의 재구성시 화질 저하가 발생하는 한계가 존재하였다.
이중에서도 엑스선원의 초점(focal spot)과 회전축을 수직으로 지나는 가상의 연장선과 디텍터 평면이 만나는 점인 디텍터 중심점의 위치, 및 수평 중심점 좌표 값이 정확하지 않으면 단층영상의 해상도가 떨어지는 현상(blurring)이 발생하며, 이러한 현상은 단층영상 재구성 알고리즘의 핵심인 역투영(back-projection) 과정을 수행할 때, 투영영상에 대한 부정확한 좌표 값에 의해 발생한다.
상기 역투영 과정은 수평적으로 수행되기 때문에 수직 좌표에서는 실제 값보다 약간 오차가 있더라도 화질을 가시적으로 크게 떨어뜨리지는 않는다.
역투영 과정 중 발생하는 부정확한 좌표 값 이외에도 디텍터가 약가 기울어져 있는 경우, 비슷한 이유로 인하여 단층영상의 해상도가 떨어질 수 있다. 이에 따라서 디텍터 중심 좌표 이외에 디텍터 경사 각도도 정확하게 측정되어 입력하여야 해상도 높은 단층영상을 획득할 수 있다.
단층촬영장치(CT) 시스템을 설치할 때 디텍터 중심 좌표와 경사 각도를 정확하게 측정하여 알아냈다고 하더라도 계속적인 사용 중에 기계의 마모나 진동에 의해 이 값들이 조금씩 바뀔 수 있기 때문에 유지 보수 작업 시, 다시금 정확한 측정 값을 사용하도록 제어하는 것이 중요하다. 이를 위해서는 정확한 디텍터의 중심 좌표와 경사 각도를 손쉽게 측정할 수 있어야 하는데 50 내지 100 마이크론의 디텍터 화소 크기보다 작은 정도로 정확하게 측정하는 것은 한계가 있으며, 사용자의 편의나 손쉬운 유지 보수를 위해 자동화된 측정 방법이 필요하다.
미국공개특허 제2015/0216498호(2015.08.06), "GEOMETRIC CHARACTERIZATION AND CALIBRATION OF A CONE-BEAM COMPUTER TOMOGRAPHY APPARATUS" 한국등록특허 제10-0825046호(2008.04.18), "단층영상을 고속으로 재구성하는 방법" 한국등록특허 제10-1412575호(2014.06.20), "저선량 엑스선 콘빔 시티 촬영장치"
본 발명은 디텍터의 수평 중심점 좌표 및 경사 각도를 측정하여 단층영상을 재구성할 때 적용함으로써 재구성된 단층영상의 해상도를 높일 수 있는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 수직의 와이어를 이용하여 일 회전의 촬영을 통해 디텍터의 수평 중심점 좌표 및 경사 각도를 추정하여 자동 측정을 용이하게 구현할 수 있는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 일 회전의 촬영을 통해 획득되는 투영영상에 대한 사전 측정치를 저장하여 사용함으로써, 단층영상을 교정하기 위한 연산량을 감소시킬 수 있는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치는 수직의 와이어를 기준으로 주사(scan)에 따른 복수의 투영영상들을 포함하는 투영영상 집합을 획득하는 투영영상 획득부, 상기 획득된 투영영상 집합에 영상 재구성 알고리즘을 적용하여 디텍터 중심 좌표의 수평 좌표값을 기설정된 간격으로 변경하여 복수의 단층영상을 재구성하는 단층영상 재구성부 및 상기 복수의 단층영상에서 디텍터 중심에 근접한 상기 와이어 단면에 대한 복수의 화소값 중 최대 화소값에 대응하는 좌표값 및 각도를 획득하고, 상기 획득된 좌표값 및 각도로부터 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도를 추정하는 중심 좌표 및 경사 각도 추정부를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치는 대상체 촬영 시, 상기 추정된 수평 중심점 및 경사 각도를 상기 영상 재구성 알고리즘에 적용하여 3차원 단층영상을 재구성하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 투영영상 획득부는 상기 수직의 와이어를 기준으로 주사 각도(scan angle)로 회전한 단위주사각(angular sampling interval)에서의 인접한 상기 복수의 투영영상을 획득하여 2차원의 상기 투영영상 집합을 획득할 수 있다.
상기 단층영상 재구성부는 디텍터의 수평 중심점으로 추정되는 좌표값을 기준으로 범위 내에서 상기 수평 좌표값을 상기 기설정된 간격으로 변경하여 상기 복수의 단층영상을 재구성할 수 있다.
상기 중심 좌표 및 경사 각도 추정부는 상기 복수의 단층영상에서 상기 와이어 단면에 대한 각각의 화소값을 나열하고, 나열된 상기 복수의 화소값 중 고차 다항식에 의한 최소자승법을 이용하여 상기 고차다항식의 최대점으로부터 상기 최대 화소값의 위치를 산출할 수 있다.
상기 중심 좌표 및 경사 각도 추정부는 상기 산출된 최대 화소값의 위치에 기반하여 상기 디텍터 중심의 수평 중심점을 추정하고, 상기 제어부는 상기 추정된 수평 중심점에 대응하는 수평 좌표값을 이용하여 상기 기설정된 간격으로 변경하여 단층영상을 재구성하고, 상기 재구성된 단층영상에서의 최대 화소값에 따른 상기 경사 각도를 추정하도록 제어할 수 있다.
상기 중심 좌표 및 경사 각도 추정부는 상기 디텍터 중심 좌표의 수직 방향을 기준으로 상기 복수의 단층영상 중 상기 각도의 오차 값이 최대인 단층영상을 선택하여 상기 경사 각도를 추정할 수 있다.
상기 화소값은 상기 재구성된 복수의 단층영상 각각에서 상기 디텍터 중심에 근접한 상기 와이어 단면에 대한 화소의 최대값일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 방법은 수직의 와이어를 기준으로 주사(scan)에 따른 복수의 투영영상들을 포함하는 투영영상 집합을 획득하는 단계, 상기 획득된 투영영상 집합에 영상 재구성 알고리즘을 적용하여 디텍터 중심 좌표의 수평 좌표값을 기설정된 간격으로 변경하여 복수의 단층영상을 재구성하는 단계, 상기 복수의 단층영상에서 상기 디텍터 중심에 근접한 상기 와이어 단면에 대한 복수의 화소값 중 최대 화소값에 대응하는 좌표값 및 각도를 획득하는 단계 및 상기 획득된 좌표값 및 각도로부터 상기 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도를 추정하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 방법은 대상체 촬영 시, 상기 추정된 수평 중심점 및 경사 각도를 상기 영상 재구성 알고리즘에 적용하여 3차원 단층영상을 재구성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 투영영상 집합을 획득하는 단계는 상기 수직의 와이어를 기준으로 주사 각도(scan angle)로 회전한 단위주사각(angular sampling interval)에서의 인접한 상기 복수의 투영영상을 획득하여 2차원의 상기 투영영상 집합을 획득할 수 있다.
상기 복수의 단층영상을 재구성하는 단계는 디텍터의 수평 중심점으로 추정되는 좌표값을 기준으로 범위 내에서 상기 수평 좌표값을 상기 기설정된 간격으로 변경하여 상기 복수의 단층영상을 재구성할 수 있다.
상기 좌표값 및 각도를 획득하는 단계는 상기 복수의 단층영상에서 상기 와이어 단면에 대한 각각의 화소값을 나열하고, 나열된 상기 복수의 화소값 중 고차 다항식에 의한 최소자승법을 이용하여 상기 고차다항식의 최대점으로부터 상기 최대 화소값의 위치를 산출할 수 있다.
상기 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도를 추정하는 단계는 상기 산출된 최대 화소값의 위치에 기반하여 상기 디텍터의 수평 중심점을 추정하고, 상기 추정된 디텍터의 수평 중심점에 대응하는 수평 좌표값을 이용하여 최대 화소값에 따른 상기 경사 각도를 추정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 디텍터의 수평 중심점 좌표 및 경사 각도를 측정하여 단층영상을 재구성할 때 적용함으로써 재구성된 단층영상의 해상도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 수직의 와이어를 이용하여 일 회전의 촬영을 통해 디텍터의 수평 중심점 좌표 및 경사 각도를 추정하여 자동 측정을 용이하게 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 일 회전의 촬영을 통해 획득되는 투영영상에 대한 사전 측정치를 저장하여 사용함으로써, 단층영상을 교정하기 위한 연산량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치를 적용한 엑스선 영상장치의 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 단층영상을 재구성하기 위한 엑스선 영상장치의 기본적인 파라미터를 획득하는 예를 도시한 것이다.
도 3은 디텍터의 중심 좌표 및 경사 각도를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치를 이용하여 투영영상을 획득하기 위한 예를 도시한 것이다.
도 6a 및 도 6b는 재구성된 단층영상의 예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치를 이용하여 획득된 금속 와이어를 포함한 팬텀에 대한 단층영상의 예를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치를 이용하여 획득된 금속 와이어 단면에 대한 화소값 변화 그래프의 예를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
한편, 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 실시예를 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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치를 적용한 엑스선 영상장치의 예를 도시한 것이다.
보다 상세하게는, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치의 이미징 방법을 위해 엑스선을 이용한 콘빔 CT를 이용한 일 실시예를 도시한 것이다.
일반적인 콘빔 CT에서는 시야각이 수평 및 수직 방향 각각에 대한 디텍터 크기로 제한되며, 콘빔의 형상은 사각형 모양일 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치를 적용한 엑스선 영상장치는 대상체(100)를 중심으로 한쪽에는 엑스선원(x-ray source, 110)을, 그리고 반대쪽에는 면 엑스선 디텍터(2D x-ray detector, 120)를 두고 주어진 각도에서 투영영상(projection image, 130)를 획득할 수 있다.
엑스선원(110)에서 나오는 엑스선(X-ray)은 엑스선원(110) 출구에 설치된 시준기(collimator)에 의해 빔의 크기가 제한될 수 있다(빔의 크기를 제한하는 이유는 촬영하고자 하는 시야각(field of view) 내로만 엑스선 조사를 제한함으로써 대상체(100)에 조사되는 엑스선량(x-ray dose)을 줄이기 위함이다.).
엑스선원(110) 및 면 엑스선 디텍터(120)는 회전 운동과 병진 운동이 가능한 구성으로서, 자유도 1의 회전 운동과 자유도 1의 병진 운동(선형 운동)이 가능하고, 엑스선원(110)의 회전중심은 엑스선원(110)의 병진 운동 축(Axis) 상에 존재한다.
보다 상세하게는 엑스선원(110)과 면 엑스선 디텍터(120)는 서로 마주하도록 구비되며, 대상체(100)를 중심으로 하여 일정한 속도로 회전할 수 있다. 또한, 엑스선 영상장치는 엑스선원(110) 및 면 엑스선 디텍터(120)를 기준으로 대상체(100)를 회전시킴으로써, 대상체(100)에 조사되는 엑스선에 의해 대상체(100) 전체에 대한 투영영상(130)을 획득할 수도 있다.
Figure 112016051885716-pat00001
는 수평방향의 시야각을 의미하고,
Figure 112016051885716-pat00002
는 수직방향의 시야각을 의미하며, 대상체(100)에 대한 단층영상을 재구성하기 위해서는 수평방향 및 수직방향의 시야각에 따른 다양한 각도에서의 투영영상을 획득하여야 하므로, 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치는 회전 중심축을 중심으로 엑스선원(110) 및 면 엑스선 디텍터(120)를 일정한 각도(단위주사각)로 이동시키고, 기설정된 단위주사각에 따른 복수의 투영영상들을 획득할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 단층영상을 재구성하기 위한 엑스선 영상장치의 기본적인 파라미터를 획득하는 예를 도시한 것이다.
보다 상세하게는, 도 2는 디텍터 평면(230)이 기울어지지 않고 회전 중심축(210)과 동일한 각도로 놓여있는 상태에서의 엑스선 영상장치의 기본적인 파라미터에 대한 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치는 3차원 단층영상을 재구성하기 위한 엑스선 영상장치의 기본적인 파라미터(parameter) 값을 획득하여야 하며, 상기 파라미터 값은 엑스선원(200)과 회전 중심축(210) 사이의 거리(220), 디텍터 평면(230)과 회전 중심축(210) 사이의 거리(260), 엑스선원(200)으로부터 회전 중심축(210)을 수직으로 지나는 연장선(240)이 디텍터 평면(230)과 만나는 디텍터 중심 좌표(s0, t0, 250)이다. 전술한 파라미터 값에 대한 오차가 없어야만 획득하고자 하는 단층영상의 해상도를 높일 수 있다.
도 3은 디텍터의 중심 좌표 및 경사 각도를 설명하기 위해 도시한 것이다.
보다 상세하게는, 도 3은 디텍터 평면(300)이 기울어진 상태에서의 엑스선 영상장치의 기본적인 파라미터에 대한 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치는 3차원 단층영상을 재구성하기 위한 엑스선 영상장치의 기본적인 파라미터 값을 획득하여야 하므로 디텍터 평면(300)이 기울어져 장착되는 경우, 경사 각도(310)를 획득하여 오차를 감소시켜야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치는 도 2 및 도 3을 통해 획득되는 파라미터를 기반으로 촬영하고자 하는 대상체를 지나는 엑스선 빔이 디텍터 평면(300)의 어느 화소에서 감지되는지를 획득하고, 획득된 화소 정보에 따른 해상도 단층영상을 재구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치가 영상 재구성의 핵심인 역투영을 수행하는 과정에서 디텍터 평면(300)의 중심 좌표(s0, t0) 및 경사 각도(310) 중 적어도 어느 하나에서 오차가 발생하는 경우, 단층영상의 화질 및 해상도가 저하될 수 있다. 그 이유는 영상 재구성하는 영상 재구성 알고리즘의 핵심인 역투영 과정이 회전 방향인 수평 방향으로 이루어지기 때문이며, 수평 중심점 좌표의 작은 오차도 큰 화질 저하를 만들기 때문이다. 또한, 경사 각도의 오차는 획득되는 복수의 투영영상 각각이 서로 상이한 행의 수평 중심점 좌표를 가지므로 큰 화질 저하를 초래한다. 그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치는 디텍터 평면(300)의 중심 좌표(s0, t0) 및 경사 각도(310) 중 적어도 어느 하나의 값을 정확하게 측정 또는 오차를 감소시켜 영상 재구성 알고리즘 수행에 입력하여만 화질 및 해상도가 향상된 단층영상을 획득할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치(400)는 수직의 와이어를 기준으로 주사에 따른 투영영상 집합을 획득하고, 획득된 투영영상 집합에 디텍터 중심 좌표의 수평 좌표값을 기설정된 간격으로 변경하여 복수의 단층영상을 재구성하며, 재구성된 복수의 단층영상에서의 최대 화소값에 대응하는 좌표값 및 각도로부터 수평 중심점 및 경사 각도를 추정한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치(400)는 투영영상 획득부(410), 단층영상 재구성부(420) 및 중심 좌표 및 경사 각도 추정부(430)를 포함한다.
투영영상 획득부(410)는 수직의 와이어를 기준으로 주사(scan)에 따른 복수의 투영영상들을 포함하는 투영영상 집합을 획득한다.
투영영상 획득부(410)는 와이어를 기준으로 주사 각도(scan angle)로 회전한 단위주사각(angular sampling interval)에서의 인접한 투영영상을 획득하여 복수의 투영영상의 2차원 투영영상 집합({pi(s,t)})을 획득할 수 있다.
상기 2차원 투영영상 집합({pi(s,t)})에서 s 및 t는 면 엑스선 디텍터에서 수평 방향 및 수직 방향으로의 좌표를 의미하고, i는 단위주사각으로 회전한 수를 의미한다. 즉, 단위주사각을
Figure 112016051885716-pat00003
라 할 때, i번째 회전에서 단위주사각은
Figure 112016051885716-pat00004
이 될 수 있고,
Figure 112016051885716-pat00005
일 수 있다.
여기서, 상기 주사는 일정한 각도로 투영영상을 순차적으로 얻어내는 과정일 수 있고, 상기 주사 각도는 회전 중심축으로부터 주사장치가 회전한 각도를 일컫을 수 있으며, 상기 단위주사각은 인접한 주사 각도에서 주사에 따른 투영영상을 획득한 후 기설정된 주사 각도로 회전하는 회전량을 일컫을 수 있다.
이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치(400)를 이용하여 투영영상을 획득하는 예를 설명하고자 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치를 이용하여 투영영상을 획득하기 위한 예를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치(400)는 금속 팬텀을 회전 중심축 근처에 위치한 후, 주사(scan)에 따른 투영영상을 획득할 수 있다. 상기 금속 팬텀은 아크릴 박스(500) 안에 포함된 와이어(510)를 부착한 팬텀일 수 있으며, 와이어(510)는 수직으로 세워진 금속 와이어일 수 있고, 실시예에 따라서 구리 전선일 수 있으나 금속의 종류는 이에 한정되는 것은 아니며, 수직으로 세워진 가느다란 와이어 형태의 금속이면 무관하다.
본 발명의 실시예에 다른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치(400)의 투영영상 획득부(410)는 수직의 와이어(510)를 기준으로 일 회전의 주사에 따른 투영영상 집합을 획득할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치(400)의 단층영상 재구성부(420)는 획득된 투영영상 집합에 영상 재구성 알고리즘을 적용하여 디텍터 중심 좌표의 수평 좌표값을 기설정된 간격으로 변경하여 복수의 단층영상을 재구성한다.
또한, 단층영상 재구성부(420)는 디텍터의 수평 중심점으로 추정되는 좌표값을 기준으로 범위 내에서 수평 좌표값을 기설정된 간격으로 변경하여 복수의 단층영상을 재구성할 수 있으며, 실시예에 따라서는 디텍터의 수평 중심점으로 추정되는 수평 좌표값을 중심으로 기설정된 범위를 설정하여 범위 내에서의 수평 좌표값을 0.1 또는 임의의 간격으로 변경하면서 주사에 따른 투영영상 집합에 대한 복수의 단층영상을 재구성할 수 있다.
여기서, 영상 재구성 알고리즘은 투영영상에 공간 필터링(spatial filtering)한 후 역투영(filtered back-projection)하는 방법일 수 있으며, Feldkamp 알고리즘이라는 확장된 역투영 방법이 사용될 수 있다.
또한, 영상 재구성 알고리즘으로는 OSC 알고리즘(Ordered Subsets Convex Algorithm)과 같은 블록 반복 재구성 기술(Block-iterative Reconstruction Technique) 등이 있으며, 보다 구체적인 예로는 CT(컴퓨터 단층촬영)에서의 영상 재구성 기술이 적용될 수 있다.
중심 좌표 및 경사 각도 추정부(430)는 재구성된 복수의 단층영상에서 디텍터 중심에 근접한 와이어 단면에 대한 복수의 화소값 중 최대 화소값에 대응하는 좌표값 및 각도를 획득하고, 획득된 좌표값 및 각도로부터 수평 중심점 및 경사 각도를 추정한다.
중심 좌표 및 경사 각도 추정부(430)는 수평 좌표값을 기설정된 간격으로 변경하여 재구성한 복수의 단층영상 각각에서 와이어 단면에 대한 복수의 화소값을 나열하고, 나열된 복수의 화소값 중 고차다항식의 최대점으로부터 최대 화소값의 위치를 산출할 수 있다.
예를 들어, 중심 좌표 및 경사 각도 추정부(430)는 고차 다항식에 의한 최소자승법의 커브 피팅(curve fitting)을 이용하여 최대 화소값의 위치를 산출할 수 있으나, 최대 화소값의 위치를 산출하기 위한 방법은 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따라서, 최소자승법은 선택적 사항일 수 있으며, 재구성된 복수의 단층영상에서 일정 간격으로 복수의 화소값을 나타내는 경우, 일정 간격에 따른 복수의 화소값 중 최대 화소값의 위치를 획득해도 무방하나 실시예에 따라서 최소자승법에 의한 커브 피팅을 더 추가하여 복수의 화소값 중 최대 화소값을 더욱 정확하게 산출할 수도 있다.
이하에서는 복수의 단층영상에서 와이어 단면에 대한 최대 화소값에 대응하는 수평 중심점 및 경사 각도를 추정하는 방법을 보다 상세히 설명하고자 한다.
실시예에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치(400)의 중심 좌표 및 경사 각도 추정부(430)는 디텍터 중심 좌표의 수평 좌표값 변화에 의해 재구성된 복수의 단층영상 각각에 대한 단층영상 화소값 변화에 따른 최대점을 하기의 [수식 1]의 고차다항식으로 최소장승법에 의한 커브 피팅을 이용하여 산출할 수 있다.
[수식 1]
Figure 112016051885716-pat00006
(여기서, x는 디텍터 중심 좌표값을 의미하고, y는 디텍터 중심 좌표값으로 재구성된 단층영상에서의 화소값을 의미하며, n은 고차다항식의 차수를 의미한다.)
또한, [수식 1]에서의 계수(a0, a1, …, an)는 하기의 [수식 2]와 같이 유사 역행렬(pseudo inverse)에 의한 최소자승법으로 획득될 수 있다.
[수식 2]
Figure 112016051885716-pat00007
(여기서, x0, x1, …, xN -1은 디텍터 중심 좌표를 중심으로 기설정된 간격으로 변경된 N개의 수평 좌표값들을 의미하며, y0, y1, …, yN -1은 수평 좌표값으로 재구성한 와이어 단면에 대한 화소값을 의미하고, 벡터 A는 다항식 계수들을 의미한다.)
또한, [수식 2]에서의 벡터 A는 하기의 [수식 3]과 같은 역행렬에 의한 최소자승법으로 획득될 수 있다.
[수식 3]
Figure 112016051885716-pat00008
본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치(400)의 중심 좌표 및 경사 각도 추정부(430)는 [수식 1] 내지 [수식 3]을 통해 획득된 고차다항식의 1차 미분이 0인 x를 획득하여 고차다항식의 최대점을 획득할 수 있고, 그에 따른 정확한 디텍터의 수평 중심점을 추정할 수 있다.
또한, 중심 좌표 및 경사 각도 추정부(430)는 산출된 최대 화소값의 위치에 기반하여 디텍터 중심의 수평 중심점을 추정하고, 디텍터 중심 좌표의 수직 방향을 기준으로 복수의 단층영상 중 각도의 오차 값이 최대인 단층영상을 선택하여 경사 각도를 추정할 수 있다.
실시예에 따라서, 중심 좌표 및 경사 각도 추정부(430)는 경사 각도를 추정하기 위해 디텍터 중심 좌표의 수평 좌표값에서 수직 방향으로 가장 멀리 떨어진 단층영상을 선택할 수 있으며, 이러한 선택의 이유는 디텍터 평면이 약간 기울어졌을 경우 수직 방향으로 바깥쪽 단층영상에서의 오차가 회전 평면에 가까운 단층영상보다 더 크기 때문이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치(400)는 제어부(440)를 더 포함할 수 있다. 제어부(440)는 대상체 촬영 시, 추정된 수평 중심점 및 경사 각도를 영상 재구성 알고리즘에 적용하여 3차원 단층영상을 재구성할 수 있다.
제어부(440)는 추정된 수평 중심점에 대응하는 수평 좌표값을 이용하여 상기 기설정된 간격으로 변경되어 재구성된 복수의 단층영상에서의 최대 화소값에 따른 경사 각도를 추정하도록 제어할 수 있다.
실시예에 따라서, 제어부(440)는 디텍터 중심 좌표의 수평 좌표값을 기설정된 간격으로 변경하도록 제어하고, 재구성된 복수의 단층영상에서의 최대 화소값에 따른 좌표값 및 각도 중 적어도 어느 하나를 획득하도록 제어하며, 상기 획득된 좌표값 및 각도 중 적어도 어느 하나로부터 수평 중심점 및 경사 각도를 추정하도록 제어할 수 있다. 즉, 제어부(440)는 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도를 추정하고, 추정된 수평 중심점 및 경사 각도를 영상 재구성 알고리즘에 적용하여 3차원 단층영상을 재구성하는 과정을 자동화하기 위해 각 구성요소를 제어할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 재구성된 단층영상의 예를 도시한 것이다.
보다 상세하게는, 도 6a는 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도 중 적어도 어느 하나 값에 오차가 발생한 경우에 재구성된 단층영상의 예를 도시한 것이고, 도 6b는 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도 중 적어도 어느 하나 값에 오차가 없는 경우에 재구성된 단층영상의 예를 도시한 것이다.
또한, 도 6a는 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도 중 적어도 어느 하나 값이 약 150 마이크론 정도 차이로 재구성된 단층영상의 예를 나타낸 것이고, 도 6b는 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도 중 적어도 어느 하나 값의 오차 없이 정확하게 입력하여 재구성한 단층영상의 예를 나타낸 것일 수 있다. 즉, 도 6a를 참조하면, 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도 중 적어도 어느 하나 값에 대한 오차로 인해 단층영상의 번짐(blur) 현상이 심하게 나타나 화질이 떨어지는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치를 이용하여 획득된 금속 와이어를 포함한 팬텀에 대한 단층영상의 예를 도시한 것이다.
보다 상세하게는 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치를 이용하여 디텍터 중심 좌표의 수평 좌표값을 -3부터 +3까지 약 0.2 단위로 간격을 변경해가며 획득된 투영영상으로부터 산출된 단층영상을 재구성하여 총 31장의 단층영상을 취합한 결과를 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 재구성된 금속 와이어의 단면이 작은 점(600) 형태로 도시된 것을 확인할 수 있다. 작은 점(600)은 단층영상의 복수의 화소값 중 금속 와이어 단면에 대한 최대 화소값을 나타내므로 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치는 작은 점(600)의 최대 화소값에 대응하는 좌표값을 정확한 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도 중 적어도 어느 하나에 대한 좌표값으로 추정할 수 있다.
만약, 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도 중 적어도 어느 하나에 오차가 발생하는 경우, 단층촬영된 금속 와이어의 단면에 대한 작은 점(600)은 단층영상의 재구성을 위한 역투영 과정에서 더 넓은 형태로 분산되어 역투영할 수 있으므로, 작은 점(600)인 금속 와이어의 최대 화소값은 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도 중 적어도 어느 하나에 대한 오차가 발생하지 않은 경우보다 상대적으로 낮아질 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치를 이용하여 획득된 금속 와이어 단면에 대한 화소값 변화 그래프의 예를 도시한 것이다.
보다 상세하게는 도 8은 디텍터 중심 좌표의 수평 좌표값을 -3부터 +3까지 약 0.2 단위로 간격을 변경해가며 획득된 투영영상으로부터 산출된 총 31장의 단층영상에 대한 화소값 변화 그래프의 결과를 도시한 것이다.
도 8을 참조하여 총 31장의 단층영상 수에 대한 화소값의 그래프 형태를 살펴보면, 잡음에 의한 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도 중 적어도 어느 하나에 대한 오차가 클수록 화소값이 낮아지고 오차가 줄어드는 단층영상 근처에서는 최대 화소값 피크를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실시예에 따라서, 최대 화소값은 디텍터 중심 좌표의 수평 좌표값에 대한 기설정된 범위 또는 간격에 의해 서로 다른 결과로 나타날 수 있으며, 서로 다른 최대 화소값에 대한 결과로 인해 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도를 각 실시예에 기반하여 정확히 추정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치는 금속 와이어 단면에 대한 복수의 화소값 중 최대 화소값을 획득하기 위해 평활화 저역 필터(low-pass filter)를 적용할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 9를 참조하면, 단계 910에서 수직의 와이어를 기준으로 주사(scan)에 따른 복수의 투영영상들을 포함하는 투영영상 집합을 획득한다.
단계 910은 와이어를 기준으로 주사 각도(scan angle)로 회전한 단위주사각(angular sampling interval)에서의 인접한 투영영상을 획득하여 복수의 투영영상의 2차원 투영영상 집합({pi(s,t)})을 획득할 수 있다.
단계 920에서 획득된 투영영상 집합에 영상 재구성 알고리즘을 적용하여 디텍터 중심 좌표의 수평 좌표값을 기설정된 간격으로 변경하여 복수의 단층영상을 재구성한다.
단계 920은 디텍터의 수평 중심점으로 추정되는 좌표값을 기준으로 범위 내에서 수평 좌표값을 기설정된 간격으로 변경하여 복수의 단층영상을 재구성하는 단계일 수 있다.
실시예에 따라서 영상 재구성 알고리즘은 투영영상에 공간 필터링(spatial filtering)한 후 역투영(filtered back-projection)하는 방법일 수 있으며, Feldkamp 알고리즘이라는 확장된 역투영 방법이 사용될 수 있다.
또한, 영상 재구성 알고리즘으로는 OSC 알고리즘(Ordered Subsets Convex Algorithm)과 같은 블록 반복 재구성 기술(Block-iterative Reconstruction Technique) 등이 있으며, 보다 구체적인 예로는 CT(컴퓨터 단층촬영)에서의 영상 재구성 기술이 적용될 수 있다.
단계 930에서 복수의 단층영상에서 디텍터 중심에 근접한 와이어 단면에 대한 복수의 화소값 중 최대 화소값에 대응하는 좌표값 및 각도를 획득한다.
단계 930은 수평 좌표값을 기설정된 간격으로 변경하여 재구성한 복수의 단층영상 각각에서 와이어 단면에 대한 복수의 화소값을 나열하고, 나열된 복수의 화소값 중 고차다항식의 최대점으로부터 최대 화소값의 위치를 산출하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 단계 930은 고차 다항식에 의한 최소자승법에 의한 커브 피팅(curve fitting)을 이용하여 최대 화소값의 위치를 산출하는 단계일 수 있으나, 최대 화소값의 위치를 산출하기 위한 방법은 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따라서, 최소자승법은 선택적 사항일 수 있으며, 재구성된 복수의 단층영상에서 일정 간격으로 복수의 화소값을 나타내는 경우, 일정 간격에 따른 복수의 화소값 중 최대 화소값의 위치를 획득해도 무방하나 실시예에 따라서 최소자승법에 의한 커브 피팅을 더 추가하여 복수의 화소값 중 최대 화소값을 더욱 정확하게 산출할 수도 있다.
단계 940에서 획득된 좌표값 및 각도로부터 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도를 추정한다.
단계 940은 산출된 최대 화소값의 위치에 기반하여 디텍터 중심의 수평 중심점을 추정하고, 디텍터 중심 좌표의 수직 방향을 기준으로 복수의 단층영상 중 각도의 오차 값이 최대인 단층영상을 선택하여 경사 각도를 추정하는 단계일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 방법은 대상체 촬영 시, 추정된 수평 중심점 및 경사 각도를 영상 재구성 알고리즘에 적용하여 3차원 단층영상을 재구성하는 단계 950을 더 포함할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 대상체
110, 200: 엑스선원
120: 면 엑스선 디텍터
130: 투영영상
210: 회전 중심축
220: 엑스선원과 회전 중심축 사이의 거리
230, 300: 디텍터 평면
240: 연장선
250: 디텍터 중심 좌표
260: 디텍터 평면과 회전 중심축 사이의 거리
310: 경사 각도
400: 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치
410: 투영영상 획득부
420: 단층영상 재구성부
430: 중심 좌표 및 경사 각도 추정부
440: 제어부
500: 아크릴 박스
510: 수직의 와이어

Claims (14)

  1. 수직의 와이어를 기준으로 주사(scan)에 따른 복수의 투영영상들을 포함하는 투영영상 집합을 획득하는 투영영상 획득부;
    상기 획득된 투영영상 집합에 영상 재구성 알고리즘을 적용하여 디텍터 중심 좌표의 수평 좌표값을 기설정된 간격으로 변경하여 복수의 단층영상을 재구성하는 단층영상 재구성부; 및
    상기 복수의 단층영상에서 디텍터 중심에 근접한 상기 와이어 단면에 대한 복수의 화소값 중 최대 화소값에 대응하는 좌표값 및 각도를 획득하고, 상기 획득된 좌표값 및 각도로부터 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도를 추정하는 중심 좌표 및 경사 각도 추정부
    를 포함하는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    대상체 촬영 시, 상기 추정된 수평 중심점 및 경사 각도를 상기 영상 재구성 알고리즘에 적용하여 3차원 단층영상을 재구성하는 제어부
    를 더 포함하는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투영영상 획득부는
    상기 수직의 와이어를 기준으로 주사 각도(scan angle)로 회전한 단위주사각(angular sampling interval)에서의 인접한 상기 복수의 투영영상을 획득하여 2차원의 상기 투영영상 집합을 획득하는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단층영상 재구성부는
    디텍터의 수평 중심점으로 추정되는 좌표값을 기준으로 범위 내에서 상기 수평 좌표값을 상기 기설정된 간격으로 변경하여 상기 복수의 단층영상을 재구성하는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 중심 좌표 및 경사 각도 추정부는
    상기 복수의 단층영상에서 상기 와이어 단면에 대한 각각의 화소값을 나열하고, 나열된 상기 복수의 화소값 중 고차 다항식에 의한 최소자승법을 이용하여 상기 고차다항식의 최대점으로부터 상기 최대 화소값의 위치를 산출하는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 중심 좌표 및 경사 각도 추정부는
    상기 산출된 최대 화소값의 위치에 기반하여 상기 디텍터의 수평 중심점을 추정하고,
    상기 제어부는
    상기 추정된 수평 중심점에 대응하는 수평 좌표값을 이용하여 상기 기설정된 간격으로 변경하여 단층영상을 재구성하고, 상기 재구성된 단층영상에서의 최대 화소값에 따른 상기 경사 각도를 추정하도록 제어하는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중심 좌표 및 경사 각도 추정부는
    상기 디텍터 중심 좌표의 수직 방향을 기준으로 상기 복수의 단층영상 중 상기 각도의 오차 값이 최대인 단층영상을 선택하여 상기 경사 각도를 추정하는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화소값은
    상기 재구성된 복수의 단층영상 각각에서 상기 디텍터 중심에 근접한 상기 와이어 단면에 대한 화소의 최대값인 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치.
  9. 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치의 동작 방법에 있어서,
    투영영상 획득부에서, 수직의 와이어를 기준으로 주사(scan)에 따른 복수의 투영영상들을 포함하는 투영영상 집합을 획득하는 단계;
    단층영상 재구성부에서, 상기 획득된 투영영상 집합에 영상 재구성 알고리즘을 적용하여 디텍터 중심 좌표의 수평 좌표값을 기설정된 간격으로 변경하여 복수의 단층영상을 재구성하는 단계;
    중심 좌표 및 경사 각도 추정부에서, 상기 복수의 단층영상에서 상기 디텍터 중심에 근접한 상기 와이어 단면에 대한 복수의 화소값 중 최대 화소값에 대응하는 좌표값 및 각도를 획득하고, 상기 획득된 좌표값 및 각도로부터 상기 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도를 추정하는 단계
    를 포함하는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치의 동작 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    제어부에서, 대상체 촬영 시, 상기 추정된 수평 중심점 및 경사 각도를 상기 영상 재구성 알고리즘에 적용하여 3차원 단층영상을 재구성하는 단계
    를 더 포함하는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치의 동작 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 투영영상 집합을 획득하는 단계는
    상기 수직의 와이어를 기준으로 주사 각도(scan angle)로 회전한 단위주사각(angular sampling interval)에서의 인접한 상기 복수의 투영영상을 획득하여 2차원의 상기 투영영상 집합을 획득하는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치의 동작 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 단층영상을 재구성하는 단계는
    디텍터의 수평 중심점으로 추정되는 좌표값을 기준으로 범위 내에서 상기 수평 좌표값을 상기 기설정된 간격으로 변경하여 상기 복수의 단층영상을 재구성하는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치의 동작 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 좌표값 및 각도를 획득하는 단계는
    상기 복수의 단층영상에서 상기 와이어 단면에 대한 각각의 화소값을 나열하고, 나열된 상기 복수의 화소값 중 고차 다항식에 의한 최소자승법을 이용하여 상기 고차 다항식의 최대점으로부터 상기 최대 화소값의 위치를 산출하는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치의 동작 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 디텍터의 수평 중심점 및 경사 각도를 추정하는 단계는
    상기 산출된 최대 화소값의 위치에 기반하여 상기 디텍터의 수평 중심점을 추정하고, 상기 추정된 디텍터의 수평 중심점에 대응하는 수평 좌표값을 이용하여 최대 화소값에 따른 상기 경사 각도를 추정하는 콘빔 엑스선 CT의 디텍터 보정 장치의 동작 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112294344A (zh) * 2019-07-30 2021-02-02 通用电气精准医疗有限责任公司 用于校正x射线成像中的x射线检测器倾斜的方法和系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015142719A (ja) 2013-12-25 2015-08-06 東芝メディカルシステムズ株式会社 医用画像処理装置、ｘ線診断装置、ファントム及び医用画像処理プログラム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015142719A (ja) 2013-12-25 2015-08-06 東芝メディカルシステムズ株式会社 医用画像処理装置、ｘ線診断装置、ファントム及び医用画像処理プログラム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102015792B1 (ko) 2018-12-26 2019-08-29 주식회사 메디코어스 정량화 엑스선 시스템의 온도에 따른 오차 보정 방법
CN112294344A (zh) * 2019-07-30 2021-02-02 通用电气精准医疗有限责任公司 用于校正x射线成像中的x射线检测器倾斜的方法和系统

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