KR102126508B1 - Ｘ선 촬영장치 및 이를 이용한 촬영방법 및 ｘ선 영상 획득 방법 - Google Patents
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Abstract
X선을 대상체로 방출하는 소스, 상기 대상체를 투과한 상기 X선을 검출하는 검출기, 상기 소스와 상기 검출기를 연결하며, 상기 소스의 회전에 따라서 상기 검출기를 상하로 이동시키는 암, 상기 암을 지지하는 지지부 및 상기 암을 구동시켜서 상기 대상체의 촬영을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 X 선 촬영 장치가 개시된다.
Description
본 발명은, X선 촬영장치 및 이를 이용한 X선 영상 촬영방법에 관한 것으로서, 특히 X선 촬영장치를 구동하여 복수의 X 선 영상을 획득하는 방법에 관한 것이다.
X선은 임의의 물체를 투과할 때, 물체의 성질과 거리에 따라 감쇄하는 특성이 있다. 이와 같은 특성을 이용하여 인체 또는 물체의 내부의 형상을 검사할 수 있는 X선 촬영장치는 의료용 또는 산업용 비파괴 검사에 널리 쓰이고 있다.
이러한 X선 촬영장치가 1 회에 촬영할 수 있는 대상체의 촬영 영역은, 촬영 정밀도 또는 목표 해상도에 따라서 대상체의 일부로 한정될 수 있다. 따라서, 복수의 촬영 영상을 결합하여 보다 넓은 영역 또는 보다 높은 해상도의 영상을 획득하는 영상 스티칭 (stitching) 기법이 존재한다. 영상 스티칭 기법은 촬영 대상 영역을 복수의 영역으로 나누고, 복수의 촬영 영역에 대하여 획득된 복수의 영상을 이음매 없이(seamless) 결합하는 기법이다. 관련된 기술 문헌으로는 미국 등록 특허 US 6,940,948이 있다.
X선 촬영장치는 X선을 발생시키는 장치, 및 X선을 검출하여 영상으로 변환시키는 장치를 포함한다. X선 촬영장치에는 실링 타입 (Ceiling type) 및 U-암 타입 (U-arm type) 이 존재한다.
실링 타입 X선 촬영장치는 X선을 발생시키는 장치가 천장에 고정되는 방식으로, 넓은 동작 범위를 가지며, 동작 유연성이 좋아 환자에 대한 접근이 용이하다는 장점이 있다.
한편, U-암 타입 X선 촬영장치는 X선을 발생시키는 장치 및 X선을 검출하는 장치가 지면 상의 암 스탠드 (arm stand) 에 연결된 암 (arm) 에 고정되는 방식으로서, 실링 타입 장치에 비해 점유 공간이 작고 장비 가격 및 설치 비용이 저렴하다는 장점이 있다. 다만, U-암 타입 장치는 X선을 발생시키는 장치와 X선을 검출하는 장치가 암으로 연결되어 있으므로, 실링 타입 장치와 비교하여, 자유도가 낮아 움직임에 제약이 있다는 단점이 있다.
본 발명은 영상 왜곡을 최소화하면서도 넓은 영역에 대한 영상을 획득할 수 있는 X선 촬영장치 및 이를 이용한 X선 영상 촬영방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, X 선 촬영 장치는 X선을 대상체로 방출하는 소스, 상기 대상체를 투과한 상기 X선을 검출하는 검출기, 상기 소스와 상기 검출기를 연결하며, 상기 소스의 회전에 따라서 상기 검출기를 상하로 이동시키는 암, 상기 암을 지지하는 지지부 및 상기 암을 구동시켜서 상기 대상체의 촬영을 제어하는 제어부를 포함한다.
이 때, 상기 제어부는, 상기 소스, 상기 검출기 및 상기 암 중 적어도 하나를 제어하며, 상기 소스에서 상기 검출기로 방출되는 X 선 입사각도에 기초하여 상기 검출기와 연결되는 상기 암의 단부의 직선 이동 거리를 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, X 선 촬영 장치는, 제 1 촬영에서의 상기 X선 입사각도에 기초하여, 제 2 촬영을 위한, 상기 검출기와 연결되는 상기 암의 단부의 직선 이동 거리를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 제 1 촬영에 대응되는 제 1 촬영 영역과 상기 제 2 촬영에 대응되는 제 2 촬영 영역이 겹쳐지는 소정 구간에 있어서, 상기 제 1 촬영에서의 상기 X 선 입사각도와 상기 제 2 촬영에서의 상기 X 선 입사각도가 대응되도록 상기 암을 제어할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 소정 구간에 있어서, 상기 제 1 촬영에서의 상기 X 선 입사각도와 상기 제 2 촬영에서의 상기 X 선 입사각도가 일치하도록 상기 암을 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, X 선 촬영 장치는 영상처리부를 더 포함하고, 상기 영상 처리부는 제 1 촬영으로부터 획득된 제 1 영상과 제 2 촬영으로부터 획득된 제 2 영상을 결합하여 결합 영상을 생성할 수 있다. 상기 영상 처리부는, 상기 대상체로부터 상기 검출기까지의 거리에 기초하여 상기 제 1 영상과 상기 제 2 영상의 확대 또는 축소 비율을 조정하여 상기 결합 영상을 생성할 수 있다. 이 때, 검출기는, 상기 검출기의 이동에 관계없이, 상기 대상체에 대해 일정한 각도를 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, X선 촬영장치는 상기 지지부와 상기 암을 연결하는 암 연결부, 상기 소스와 상기 암을 연결하는 소스 연결부 및 상기 검출기와 상기 암을 연결하는 검출기 연결부를 더 포함하고, 상기 소스 연결부 및 상기 검출기 연결부는 상기 암 연결부보다 아래에 위치할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는 상기 검출기의 X선 검출면에 대한 상기 소스의 X선 조사각도가 수직일 때의 상기 검출기의 위치를 검출기 기본 위치라고 할 때, 상기 검출기가 상기 검출기 기본 위치와 같거나 그보다 위에 위치하도록 상기 암을 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소스, 검출기, 상기 소스와 상기 검출기를 연결하는 암, 및 상기 암을 지지하는 지지부를 포함하는 X선 촬영장치를 이용하여 X선 영상을 촬영하는 방법은, X 선을 대상체로 방출하는 단계, 상기 대상체를 투과한 상기 X 선을 검출하는 단계 및 상기 소스의 회전에 따라서 상기 검출기가 상하로 이동되도록 상기 암을 구동시켜 상기 X 선 영상을 촬영하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, X선 영상을 촬영하는 방법에 포함되는 상기 X 선 영상을 촬영하는 단계는 상기 검출기가 상기 대상체를 투과한 상기 X선을 검출하는 제 1 촬영 단계, 상기 제 1 촬영에서 상기 소스로부터 상기 검출기로 방출되는 상기 X선의 입사각도에 기초하여, 제 2 촬영을 위해, 상기 소스, 상기 검출기 및 상기 암 중 적어도 하나를 제어하는 단계 및 상기 검출기가 상기 대상체를 투과한 X선을 검출하는 제 2 촬영 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 소스, 상기 검출기 및 상기 암 중 적어도 하나를 제어하는 단계는, 상기 검출기와 연결되는 상기 암의 단부의 직선 이동 거리를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 암의 단부의 직선 이동 거리를 제어하는 단계는, 상기 제 1 촬영에 대응되는 제 1 촬영 영역과 상기 제 2 촬영에 대응되는 제 2 촬영 영역이 겹쳐지는 소정 구간에 있어서, 상기 제 1 촬영에서의 상기 X 선 입사각도와 상기 제 2 촬영에서의 상기 X 선 입사각도가 대응되도록 상기 암을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 암의 단부의 직선 이동 거리를 제어하는 단계는, 상기 소정 구간에 있어서, 상기 제 1 촬영에서의 상기 X 선 입사각도와 상기 제 2 촬영에서의 상기 X 선 입사각도가 일치하도록 상기 암을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, X선 영상을 촬영하는 방법은 상기 제 1 촬영으로부터 획득된 제 1 영상과 상기 제 2 촬영으로부터 획득된 제 2 영상을 결합하여 결합 영상을 생성하는 영상 처리 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 영상 처리 단계는, 상기 대상체로부터 상기 검출기까지의 거리에 기초하여 상기 제 1 영상과 상기 제 2 영상의 확대 또는 축소 비율을 조정하여 상기 결합 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 X 선 영상을 촬영하는 단계에서 상기 검출기는 상기 대상체에 대해 일정한 각도를 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, X선 영상을 촬영하는 방법에 있어서, 상기 X선 촬영장치는, 상기 지지부와 상기 암을 연결하는 암 연결부, 상기 소스와 상기 암을 연결하는 소스 연결부 및 상기 검출기와 상기 암을 연결하는 검출기 연결부를 더 포함하고, 상기 소스 연결부 및 상기 검출기 연결부는 상기 암 연결부보다 아래에 위치할 수 있다. 이 경우, 상기 X 선 영상을 촬영하는 단계는, 상기 검출기의 X선 검출면에 대한 상기 소스의 X선 조사각도가 수직일 때의 상기 검출기의 위치를 검출기 기본 위치라고 할 때, 상기 검출기가 상기 검출기 기본 위치와 같거나 그보다 위에 위치하도록 상기 암을 구동하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면 X선 영상 획득 방법은, 암의 일 단부에 연결된 소스로부터 X선을 대상체로 방출하고, 상기 대상체를 투과한 상기 X선을 상기 암의 나머지 일단부에 연결된 검출기에 의해 검출하는 제 1 촬영 단계, 상기 소스에서 상기 검출기로 방출되는 상기 X 선의 입사각도에 기초하여, 상기 소스의 회전에 따라서 상기 검출기를 상하로 이동시키는 단계, 상기 소스로부터 X 선을 대상체로 방출하고, 상기 대상체를 투과한 상기 X선을 상기 검출기에 의해 검출하는, 제 2 촬영 단계 및 상기 대상체로부터 상기 검출기까지의 거리에 기초하여 상기 제 1 촬영에서 획득된 제 1 영상과 상기 제 2 촬영에서 획득된 제 2 영상의 확대율 또는 축소율을 조정하고, 상기 제 1 영상과 상기 제 2 영상을 결합하여 결합 영상을 생성하는, 영상 획득 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영장치 및 이를 이용한 촬영방법 및 X선 영상 획득 방법은 복수의 영상을 왜곡 없이 영상 스티칭할 수 있다. 따라서, 정확도가 높은 넓은 영역에 대한 영상을 획득할 수 있게 한다.
본 발명은, 다음의 자세한 설명과 그에 수반되는 도면들의 결합으로 쉽게 이해될 수 있으며, 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1 은 X선 촬영장치의 구조를 도시한다.
도 2 는 X선 촬영장치의 스테핑 (stepping) 방식 촬영 동작을 도시한다.
도 3 은 X선 촬영장치의 스테핑 방식 촬영에 의해 발생하는 영상 왜곡을 설명하는 도면이다.
도 4 는 X선 촬영장치의 스테핑 방식 촬영에 따른 실제 영상이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영장치를 도시한다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영장치의 동작을 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영장치를 이용한 시뮬레이션 촬영을 설명한 도면이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영장치를 이용한 시뮬레이션 결과 영상을 도시한다.
도 9 는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 X선 촬영장치를 도시한다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영방법을 설명하는 흐름도이다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 영상 획득 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 1 은 X선 촬영장치의 구조를 도시한다.
도 2 는 X선 촬영장치의 스테핑 (stepping) 방식 촬영 동작을 도시한다.
도 3 은 X선 촬영장치의 스테핑 방식 촬영에 의해 발생하는 영상 왜곡을 설명하는 도면이다.
도 4 는 X선 촬영장치의 스테핑 방식 촬영에 따른 실제 영상이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영장치를 도시한다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영장치의 동작을 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영장치를 이용한 시뮬레이션 촬영을 설명한 도면이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영장치를 이용한 시뮬레이션 결과 영상을 도시한다.
도 9 는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 X선 촬영장치를 도시한다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영방법을 설명하는 흐름도이다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 영상 획득 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1 은 X선 촬영장치 (100) 의 구조를 도시한다. X선 촬영장치 (100) 는 X선을 대상체로 방출하는 소스 (110) 및 대상체를 투과한 X선을 검출하는 검출기 (120) 를 포함한다. 또한, X선 촬영장치 (100) 는 소스 (110) 와 검출기 (120) 를 연결하는 암 (130) 과 암 (130) 을 지지하는 지지부 (140) 를 포함한다.
도 2 는 X선 촬영장치의 스테핑 (stepping) 방식 촬영 동작을 도시한다. 도 1 에 도시된 X선 촬영장치 (100) 는 대상체를 스테핑 방식으로 촬영할 수 있다. 스테핑 방식이란, 소스와 검출기를 동일하게 이동시키면서 X선 영상을 촬영하는 방식이다.
도 2 의 (a) 에 도시된 바와 같이, 스테핑 방식에 의하면 검출기 (220) 의 X선 검출면에 대해서 수직하게 소스 (210) 로부터 검출기 (220) 로 X선이 방출된다. 대상체 (250) 를 투과한 X선을 검출하여 대상체를 촬영한다. 이하에서는, 도 2의 (a) 에 도시된 촬영을 제 1 촬영, 도 2의 (b) 에 도시된 촬영을 제 2 촬영, 도 2의 (c) 에 도시된 촬영을 제 3 촬영이라 한다.
대상체에 대한 제 1 촬영이 끝나면, 검출기 (220) 와 소스 (210) 를 이동시키고, 도 2 의 (b) 에 도시된 바와 같이 제 2 촬영을 하고, 도 2 의 (c) 에 도시된 바와 같이 제 3 촬영을 한다. 제 1, 제 2 및 제 3 촬영 동안, 소스 (210) 로부터 검출기 (220) 로의 X선의 조사 각도 및, 거리는 일정하게 유지하되, 소스 (210) 와 검출기 (220) 의 지면으로부터의 높이만을 변화시켜 촬영한다. 스테핑 방식에 의하면, 복수의 촬영을 통해서 대상체의 넓은 영역을 촬영할 수 있다. 다만, 스테핑 방식에 의해서 촬영된 영상을 결합하여 하나의 영상을 만들고자 하는 경우, 즉, 영상 스티칭하려는 경우, 영상 왜곡이 발생하게 된다.
이하에서는, 도 3 을 참조하여, 스테핑 방식 촬영에 의해 발생하는 영상 왜곡을 설명한다. 도 3 의 (a) 에는 소스 (311) 로부터 방출되어 대상체 (350) 를 투과한 X선을 검출기 (321) 가 검출하여 획득된 제 1 영상 (361) 과 소스 (312) 로부터 방출되어 대상체 (350) 를 투과한 X선을 검출기 (322) 가 검출하여 획득한 제 2 영상 (362) 이 도시된다.
도 3의 (a)를 참조하면, 대상체 (350) 내에서 원으로 표시되는 제 1 조직 (353) 과 삼각형으로 표시되는 제 2 조직 (354) 은 동일한 높이에 위치하고 있다. 그러나, 도 3의 (a)를 참조하면, 대상체를 투과한 X선을 검출하여 획득된 영상 (361, 362) 에서 관찰되는 제 1 조직 (353) 과 제 2 조직 (354) 의 위치 관계는 실제와 상이하다. 제 1 영상 (361) 에서는 제 1 조직 (353) 의 영상이 제 2 조직 (354) 의 영상보다 위에 위치하고, 제 2 영상 (362) 에서는 제 1 조직 (353) 의 영상이 제 2 조직의 영상 (354) 보다 아래에 위치한다.
이러한 제 1 영상 (361) 과 제 2 영상 (362) 간의 제 1 조직 (353) 과 제 2 조직 (354)의 위치 차이는 소스 (311, 312) 로부터 검출기 (321, 322) 로 방출되는 X선의 입사각도의 차이에 의해 발생한다.
'소스로부터 검출기로 방출되는 X선의 입사각도' 란, 소스로부터 방출되는 X선과 검출기의 X선 검출면이 이루는 각도를 의미한다. 따라서, 검출기면 내의 각 지점으로 입사되는 X선의 입사각도는 상이하게 된다. 도 3 을 참조하면, 소스 (311) 로부터 검출기 (321) 로 방출되어 대상체 (350) 의 제 1 조직 (353) 과 제 2 조직 (354) 을 투과한 X선이 검출기 (321) 의 X선 검출면과 이루는 각도인, 입사각도는 Θ1 으로 도시된다. 한편, 소스 (312) 로부터 검출기 (322) 로 방출되어 대상체 (350) 의 제 1 조직 (353) 과 제 2 조직 (354) 을 투과한 X선이 검출기 (322) 의 X선 검출면과 이루는 각도인, 입사각도는 Θ2 로 도시된다. 이 때, 제 1 조직 (353) 과 제 2 조직 (354) 을 투과하는 X선의 입사각도가 제 1 영상 (361) 에 대해서는 Θ1, 제 2 영상 (362) 에 대해서는 Θ2 로 서로 다르므로 제 1 영상 (361) 과 제 2 영상 (362) 에서 관찰되는 제 1 조직 (353) 과 제 2 조직 (354) 의 위치 관계가 서로 다르게 된다.
따라서 이러한 제 1 영상 (361) 과 제 2 영상 (362) 간의 제 1 조직 (353) 과 제 2 조직 (354)의 위치 차이로 인해, 제 1 영상 (361) 과 제 2 영상 (361) 을 결합하여 하나의 영상으로 만드는 경우, 즉, 스티칭하는 경우, 영상 왜곡이 발생하게 된다.
도 2 의 (b) 를 참조하여, 제 1 영상 (361) 과 제 2 영상 (361) 을 결합함으로써 발생하는 영상 왜곡을 설명한다. 영상 (370) 은 제 1 영상 (361) 과 제 2 영상 (362) 이 결합하기 전을 나타낸다. 영상 (380) 은 제 1 영상 (361) 과 제 2 영상 (362) 을 제 2 조직 (354) 의 영상을 기준으로 결합한 것이다. 영상 (390) 은 제 1 영상 (361) 과 제 2 영상 (362) 을 제 1 조직 (353) 의 영상을 기준으로 결합한 것이다. 영상 (380) 및 영상 (390) 을 참조하면, 제 1 영상 (361) 과 제 2 영상 (362) 이 겹쳐지는 구간에서 제 1 조직 (353) 또는 제 2 조직 (354) 의 영상이 중첩되어 나타나는 영상 왜곡이 발생함을 알 수 있다.
도 4 는 X선 촬영장치의 스테핑 방식에 따라 촬영된 실제 영상이다. 도 4 의 (a) 는 대상체의 소정 영역을 촬영한 것이다. 도 4 의 (b) 는 대상체의 소정 영역과는 상이한 영역을 촬영한 것이다. 원 (401, 402) 은 도 4 의 (a) 와 (b) 에서 중복되어 촬영된 대상체의 영역을 표시한다. 도 4 의 (a) 의 원 (401) 과 도 4 의 (b) 의 원 (402) 를 참조하면, 동일한 대상체의 영역을 촬영하였음에도 불구하고 영상이 정합되지 않음이 확인된다.
도 4 의 (a) 와 (b) 를 개략적으로 나타낸 도 4 의 (c) 와 (d) 를 참조하면, 이러한 영상의 부정합이 쉽게 이해된다. 도 4 의 (c) 에 도시된, 점으로 표시된 제 1 조직과 빗금으로 표시된 제 2 조직 간의 위치 관계는 도 4 의 (d) 에 도시된, 제 1 조직과 제 2 조직 간의 위치 관계와 상이하다. 따라서, 두 영상을 스티칭하는 경우 영상 왜곡이 발생하게 된다. 따라서 본 발명은 넓은 영역에 대한 영상을 획득하기 위한 스티칭을 수행하는데 발생하는 영상 왜곡을 최소화할 수 있는 X선 촬영장치 및 이를 이용한 X선 영상 촬영방법을 제공한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영장치를 도시한다.
도 5 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영장치 (500) 는, 소스 (510), 검출기 (520), 암 (530), 지지부 (540) 및 제어부 (560) 를 포함한다. 소스 (510) 는 X선을 대상체로 방출하고, 검출기 (520) 는 대상체를 투과한 X선을 검출한다. 또한, 암 (530) 은 소스 (510) 와 검출기 (520) 를 연결하며, 소스 (510) 의 회전에 따라서 검출기 (520) 를 상하로 이동시킨다. 검출기 (520) 는 이러한 상하 이동에 관계없이, 대상체에 대해 일정한 각도를 유지할 수 있다. 지지부 (540) 는 암 (530) 을 지지하고, 제어부 (560) 는 암 (530) 을 구동시켜서 대상체의 촬영을 제어한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영장치 (500) 의 동작과 관련하여서는, 이하 도 6 을 참조하여 설명한다.
제어부 (560) 는 소스 (510), 검출기 (520) 및 암 (530) 중 적어도 하나를 제어하며, 제 1 촬영에서 소스 (510) 에서 검출기 (520) 로 방출되는 X선 입사각도에 기초하여, 제 2 촬영을 위한, 검출기 (520) 와 연결되는 암 (530) 을 제어할 수 있다. 이 때, 암 (530) 은 지지부 (540) 를 중심으로 회전하거나 상하로 이동하도록 제어될 수 있으며, 제어부 (560) 는 검출기 (520) 와 연결되는 암 (530) 의 단부의 직선 이동거리를 제어하여 검출기(520)를 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부 (560) 는 검출기 (520) 와 연결되는 암 (530) 의 단부의 직선 이동거리를 제어하며, 전술한 직선 이동 거리에 따라서 검출기(520)를 수직 이동시킬 수 있다.
'X선 입사각도에 기초하여 암(520)을 제어' 하는 것은, 제 1 촬영에 대응되는 제 1 촬영 영역과 제 2 촬영에 대응되는 제 2 촬영 영역이 겹쳐지는 소정 구간에 있어서, 제 1 촬영에서의 X 선 입사각도와 제 2 촬영에서의 X 선 입사각도가 대응되도록 암 (520) 을 제어하는 것일 수 있다. 바람직하게는, 소정 구간에 있어서 제 1 촬영에서의 X 선 입사각도와 제 2 촬영에서의 X 선 입사각도의 차이가 미리 결정된 허용범위 내에 포함되도록 암을 제어하는 것일 수 있다. 여기서, '미리 결정된 허용 범위'는 도 3 에서 설명한 동일한 지점에 위치하는 적어도 두개의 조직, 예를 들어, 제 1 조직 (353) 및 제 2 조직 (354) 이 제 1 촬영 영역, 예를 들어, 제1 영상 (361), 및 제 2 촬영 영역, 예를 들어, 제 2 영상 (362) 에서 동일한 지점에 위치하는 것으로 나타나도록 하는, 제 1 촬영에서의 X 선 입사각도와 제 2 촬영에서의 X 선 입사각도의 차이를 뜻한다. 보다 바람직하게는, 'X선 입사각도에 기초하여 암(520)을 제어' 하는 것은 상기 소정 구간에 있어서 제 1 촬영에서의 X 선 입사각도와 제 2 촬영에서의 X 선 입사각도가 일치하도록 암을 제어하는 것일 수 있다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영장치의 동작을 도시한다. 도 6에 도시된 암 (630), 및 지지부 (640) 는 각각 도 5에서 설명한 암 (530) 및 지지부 (540) 와 동일 대응되므로, 도 5 에서와 중복되는 설명은 생략한다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영장치에 포함되는 암 (630) 은 지지부 (640) 에 대해서 화살표 (603) 로 표시된 것과 같이 회전 운동할 수 있으며, 화살표 (605) 로 표시된 것과 같이 상하로도 움직일 수 있다. 또한, 암 (630) 의 단부에 위치한 검출기 (620) 는 암 (630) 의 회전 또는 상하 운동에 대응하여, 화살표 (621) 로 표시된 것과 같이 직선 이동할 수 있다.
도 7 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 X선 촬영장치를 이용한 시뮬레이션 촬영을 설명한 도면이다. 시뮬레이션을 위하여, 도 7 의 (a) 에 도시된 X선 촬영장치가 사용되었다. 시뮬레이션에 사용된 X선 촬영장치는 소스 (710), 검출기 (720), 암 (730), 지지부 (740) 및 제어부 (미도시) 를 포함한다. 또한, 도 7 의 (a) 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 X선 촬영장치는 지지부 (740) 와 암 (730) 을 연결하는 암 연결부 (735), 소스 (710) 와 암 (730) 을 연결하는 소스 연결부 (715) 및 검출기 (720) 와 암 (730) 을 연결하는 검출기 연결부 (725) 를 더 포함할 수 있다. 소스 연결부 (715), 검출기 연결부 (725) 및 암 연결부 (735) 는 소스 (710), 검출기 (720) 및 암 (730) 이 회전하는 회전 중심이 될 수 있다.
암 (730) 이 안정적으로 구동하기 위해서는 검출기 (720) 와 소스 (710) 의 무게를 고려하였을 때, 검출기 (720) 와 소스 (710) 는 암 (730) 보다 아래에 위치하도록 연결된다. 즉, 소스 연결부 (715) 및 검출기 연결부 (725) 가 암 연결부 (735) 보다 아래에 위치할 수 있다. 이 경우, 검출기 (720) 가 기본 위치를 기준으로 위에 위치하도록 암 (730) 을 제어하여 대상체를 촬영하는 것이 바람직하다. 검출기 (720) 의 '기본 위치' 란, 검출기 (720) 의 X선 검출면에 대한 소스 (710) 의 X선 조사각도가 수직일 때의 검출기의 위치를 의미한다. '소스의 X선 조사각도' 는 검출기 (720) 의 X선 검출면의 중심과 소스 (710) 가 이루는 각도를 의미한다.
도 7 의 (a) 에는 검출기 (720) 가 기본 위치에 위치한 X선 촬영장치가 도시된다. 도 7 의 (a) 에 도시된 X선 촬영장치와 같이, 소스 연결부 (715) 및 검출기 연결부 (725) 가 암 연결부 (735) 보다 아래에 위치하는 경우, 검출기 (720) 가 기본 위치를 기준으로 위에 위치하도록 암 (730) 을 제어하여 대상체를 촬영하는 것이 바람직하다. 암 (730) 이 회전하면서 검출기 (720) 가 기본 위치보다 아래쪽으로 이동하게 되면, 검출기 (720) 와 대상체의 거리가 급격하게 짧아져 충돌의 우려가 있기 때문이다. 따라서, 도 7 의 (a) 에 도시된 X선 촬영장치는, 도 7 의 (b) 에 도시되는 바와 같이, 검출기 (720) 의 위치 1 을 기본 위치라고 할 때, 검출기가 위치 1 또는 위치 1 보다 위쪽, 예를 들어 위치 2 또는 위치 3 에 위치하도록 암 (730) 을 제어하는 것이 바람직하다.
도 7 의 (b) 는 시뮬레이션에서 사용된 X선 촬영장치의 동작을 개략적으로 나타낸 것이다. 시뮬레이션에서 사용된 X선 촬영장치는, 검출기 (720) 가 5cm 씩 겹쳐지면서 위치 1 에서 위치 2, 위치 3 으로 이동하도록 암을 제어한다. 암 (730) 의 각도를 12° 씩 증가시키면서 검출기 (720) 를 상방향으로 이동시켜 촬영된 영상을 스티칭한 결과는 도 8 에 도시된다. 여기서, '암 (730) 의 각도' 란 검출기 (720) 의 X선 검출면에 대해서 암 (730) 이 이루는 각도를 의미한다. 본 시뮬레이션에서 암 (730) 의 각도는 소스 (710) 의 X선 조사각도와 일치하도록 제어한다. Θ3, Θ4, Θ5 는 각각 위치 1, 2, 3 에서 수행된 촬영에서의 암 (730) 의 각도를 나타낸다. 도 7 의 (b) 에서 암 (730) 은 도시되지 않는다. 검출기 (720) 는 항상 지면에 대해서 수직으로 이동된다. 본 시뮬레이션에서 X선 촬영장치의 세부 구동 좌표는 아래 표 1 에 나타난 바와 같다.
| 위치 | 암의 각도(°) | 암의 높이 (mm) | 검출기 밀림(mm) |
| 1 | 90 | 0 | 0 |
| 2 | 102 | 165 | 44 |
| 3 | 114 | 320 | 4 |
암 (730) 의 각도를 12° 씩 증가시킴에 따라 상기 표에 도시된 바와 같이 위치 1 을 기준으로 암 (730) 의 높이를 높이면서 촬영을 수행하였다. 상기 표에 도시된 바와 같이 암을 제어하면, 검출기 (720) 의 촬영 영역이 겹치는 소정 구간에서, 이전 촬영에서의 X 선 입사각도와 이후 촬영에서의 X 선 입사각도의 차이가 ±0.3° 도의 범위 내에 포함된다.
한편, 암의 각도 및 높이를 제어함에 따라, 검출기가 대상체로부터 멀리 이동하게되는데, 검출기 밀림 정도는 상기 표에 도시된 바와 같다. 도 7 의 (b) 를 참조하면, 위치 1 에서 위치 2 로 이동하였을 때의 검출기 밀림은 l1 으로 도시되며, 위치 2 에서 위치 3 으로 이동하였을 때의 검출기 밀림은 l2 로 도시된다. 대상체와 검출기의 거리가 멀어짐에 따라 검출기 상에 검출되는 대상체의 영상은 확대되고, 가까워짐에 따라 대상체의 영상은 축소된다. 따라서, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, X선 촬영장치는 대상체로부터 검출기까지의 거리에 기초하여 영상의 확대 또는 축소 비율을 조정하여 결합 영상을 생성하는 영상 처리부 (미도시) 를 더 포함할 수 있다. 영상 처리부는 이하에서 도 9 를 참조하여 설명한다.
도 8 은, 도 7 에 도시된 X선 촬영장치를 이용한 시뮬레이션 결과를 도시한다. 시뮬레이션 결과, 촬영된 영상들이 왜곡 없는 스티칭을 지원함이 확인된다. 도 8 을 참조하면, 대상체의 넓은 영역에 대한 이음매 없는 영상이 확인된다.
도 9 는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 X선 촬영장치를 도시한다.
도 9 를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 X선 촬영장치는 소스 (910), 검출기 (920), 암 (930), 지지부 (940), 제어부 (960) 및 영상 처리부 (950) 를 포함한다. 도 9 에 도시된 소스 (910), 검출기 (920), 암 (930), 지지부 (940) 및 제어부 (960) 는 도 5 의 소스 (510), 검출기 (520), 암 (530), 지지부 (540) 및 제어부 (560) 와 동일 대응되므로, 도 5 에서와 중복되는 설명은 생략한다.
영상 처리부 (950) 는 대상체를 투과한 X선을 검출하는 검출기 (920) 로부터 획득된 촬영 영상을 결합하여 결합 영상을 생성할 수 있으며, 대상체로부터 검출기 (920) 까지의 거리에 기초하여 영상의 확대 또는 축소 비율을 조정하여 결합 영상을 생성할 수 있다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영방법을 설명하는 흐름도이다.
도 10 에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영방법 (1000) 은 도 5 를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 촬영장치 (500) 를 통하여 수행될 수 있다. X선 촬영방법 (1000) 의 각 단계 동작은 X선 촬영장치 (500) 의 각 구성 동작과 기술적 사상이 동일하다. 따라서, 도 5 에서의 설명과 중복되는 설명은 생략한다. 이하에서는 도 5 에 도시된 X선 촬영장치 (500) 를 참조하여 X선 촬영방법 (1000) 을 설명한다.
도 10 을 참조하면, X선 촬영장치 (500) 는 X 선을 대상체로 방출하는 단계 (S1010), 대상체를 투과한 X 선을 검출하는 단계 (S1020) 및 소스의 회전에 따라서 검출기가 상하로 이동되도록 암을 구동시켜 X 선 영상을 촬영하는 단계 (S1030) 를 수행한다. X 선을 방출하는 단계 (S1010) 는 소스 (510) 에서 수행될 수 있고, X 선을 검출하는 단계 (S1020) 는 검출기 (520) 에서 수행될 수 있으며, 암을 구동시켜 X 선 영상을 촬영하는 단계 (S1030) 는 제어부 (560) 에서 수행될 수 있다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 영상 획득 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 11 에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 영상 획득 방법 (1100) 은 도 9 를 참조하여 설명한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 X선 촬영장치 (900) 를 통하여 수행될 수 있다. X선 영상 획득 방법 (1100) 의 각 단계 동작은 X선 촬영장치 (900) 의 각 구성 동작과 기술적 사상이 동일하다. 따라서, 도 9 에서의 설명과 중복되는 설명은 생략한다. 이하에서는 도 9 에 도시된 X선 촬영장치 (900) 를 참조하여 X선 영상 획득 방법 (1100) 을 설명한다.
도 11 을 참조하면, X선 촬영장치 (900) 는 소스 (910) 로부터 X선을 대상체로 방출하고, 대상체를 투과한 X선을 검출기 (920) 에 의해 검출하는 제 1 촬영 단계 (S1110), 소스 (910) 에서 검출기 (920) 로 방출되는 X 선의 입사각도에 기초하여 소스 (910) 의 회전에 따라서 검출기 (920) 를 상하로 이동시키는 단계 (S1120) 및 소스 (910) 로부터 X선을 대상체로 방출하고, 대상체를 투과한 X선을 검출기 (920) 에 의해 검출하는 제 2 촬영 단계 (S1130) 를 수행한다. 그리고 대상체로부터 검출기 (920) 까지의 거리에 기초하여 제 1 촬영 단계 (S1110) 에서 획득된 제 1 영상과 제 2 촬영 (S1120) 에서 획득된 제 2 영상의 확대율 또는 축소율을 조정하는 단계 (S1140), 확대율 또는 축소율이 조정된 제 1 영상과 제 2 영상을 결합하여 결합 영상을 생성하는 영상 획득 단계 (S1150) 를 수행한다.
본원 발명의 실시예 들과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아닌 설명적 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 발명의 상세한 설명이 아닌 특허청구 범위에 나타나며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (21)
- X선을 대상체로 조사하는 X선 소스;
상기 대상체를 투과한 상기 X선을 검출하는 검출기;
대상체에 관한 복수의 X선 영상을 획득하기 위하여 상기 소스와 상기 검출기를 이동시키는 암; 및
제1 X선 영상을 획득하기 위해 상기 대상체의 제1 영역을 촬영하도록 상기 X선 소스를 제어하고, 상기 암이 회전하도록 제어하여 상기 암이 회전한 이후 제2 X선 영상을 획득하기 위해 상기 대상체의 제2 영역을 촬영하도록 상기 X선 소스를 제어하는 제어부;
를 포함하고,
상기 제1 X선 영상 및 상기 제2 X선 영상 중 적어도 하나는 확대율 또는 축소율이 적용되어, 상기 제1 X선 영상과 상기 제2 X선 영상이 결합된 스티칭 영상이 생성되고,
상기 제어부는 상기 X선 소스에서 상기 검출기로 방출되는 X선 입사 각도에 기초하여 상기 암의 회전을 제어하고, 상기 암의 회전에 따라 상기 검출기가 지면에 대하여 수직 방향으로 상하로 이동되도록 상기 검출기를 제어하고, 상기 암의 회전 각도에 따라 발생되는 검출기의 밀림 거리에 기초하여 상기 제1 X선 영상 및 상기 제2 X선 영상 중 적어도 하나의 확대율 또는 축소율을 조절하는, X 선 촬영 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 암을 지지하는 지지부; 를 더 포함하고,
상기 암은 상기 제어부의 제어에 따라 상기 지지부 상에서 회전 또는 상하 이동하는, X선 촬영 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 암의 회전을 제어하여 상기 X선 소스에서 조사되는 X선의 방향을 변경하는, X선 촬영 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 검출기가 상기 암의 회전 방향과 반대되는 방향으로 회전하도록 제어하는, X선 촬영 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 X선 소스를 상기 암의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전하도록 제어하는, X선 촬영 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 암은 제1 단부 및 제2 단부를 포함하고, 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 상기 암을 지지하는 지지부 상에 부착되고,
상기 X선 소스는 상기 암의 상기 제1 단부 상에 배치되고, 상기 검출기는 상기 암의 상기 제2 단부 상에 배치되는, X선 촬영 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 스티칭 영상은 영상 생성부에서 생성되는, X선 촬영 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 검출기가 상기 X선 소스를 향하는 방향으로 선형적으로 이동하도록 제어하는, X선 촬영 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역이 겹쳐지는 소정 구간에 대하여, 상기 제1 X선 영상을 촬영할 때의 제1 X선 입사 각도와 상기 제2 X선 영상을 촬영할 때의 제2 X선 입사 각도가 서로 대응되도록 상기 암을 제어하는, X선 촬영장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 소정 구간에 대하여, 상기 제1 X선 영상을 촬영할 때의 제1 X선 입사 각도와 상기 제2 X선 영상을 촬영할 때의 제2 X선 입사 각도가 동일하도록 상기 암을 제어하는, X선 촬영장치.
- 삭제
- 대상체에 X선을 조사하는 X선 소스;
상기 대상체를 투과하는 X선을 검출하는 검출기;
상기 X선 소스 및 상기 검출기와 연결되도록 구성되는 암; 및
상기 대상체의 복수의 영역에 대한 X선 영상을 획득하기 위해 제1 X선 영상 촬영 후 상기 대상체로 조사되는 상기 X선의 조사 방향을 변경하도록 상기 암을 제어하고, 상기 X선 소스의 X선 조사 각도가 상기 검출기의 X선 검출면에 대하여 수직이 되도록 제어하고, 제2 X선 영상을 촬영하도록 상기 X선 소스를 제어하는 제어부;
를 포함하고,
상기 제1 X선 영상과 상기 제2 X선 영상 중 적어도 하나는 확대율 또는 축소율이 적용되어 상기 제1 X선 영상과 상기 제2 X선 영상이 결합된 스티칭 영상이 생성되고,
상기 제어부는 상기 X선 소스에서 상기 검출기로 조사되는 X선의 입사 각도에 기초하여 상기 암의 회전을 제어하고, 상기 암의 회전에 따라 상기 검출기가 지면에 대하여 수직 방향으로 상하로 이동되도록 상기 검출기를 제어하고, 상기 암의 회전 각도에 따라 발생되는 검출기의 밀림 거리에 기초하여 상기 제1 X선 영상 및 상기 제2 X선 영상 중 적어도 하나의 확대율 또는 축소율을 조절하는, X선 촬영 장치.
- 삭제
- 제12 항에 있어서,
상기 검출기의 X선 검출면에 대한 상기 소스의 X선 조사각도가 수직일 때의 상기 검출기의 위치를 검출기 기본 위치라고 할 때, 상기 제어부는 상기 검출기가 상기 검출기 기본 위치와 같거나 그보다 위에 위치하도록 상기 암을 제어하는, X선 촬영 장치.
- 삭제
- X선 소스에서 조사되고 대상체를 투과한 X선을 검출기를 통해 검출하여 상기 대상체의 제1 영역에 관한 제1 X선 영상을 촬영하는 단계;
상기 X선 소스의 조사 방향을 변경하기 위하여 상기 X선 소스와 연결된 암을 회전시키는 단계;
상기 암을 회전시킨 이후 상기 검출기를 지면에 대하여 수직 방향으로 상하로 이동시키는 단계;
상기 X선 소스에서 조사되고 상기 대상체를 투과한 X선을 검출하여 상기 대상체의 제2 영역에 관한 제2 X선 영상을 촬영하는 단계;
상기 제1 X선 영상 및 상기 제2 X선 영상 중 적어도 하나에 대하여, 상기 검출기와 상기 대상체 사이의 거리에 기초한 확대율 또는 축소율을 적용하는 단계; 및
상기 제1 X선 영상과 상기 제2 X선 영상을 결합하여 스티칭 영상을 생성하는 단계;
를 포함하고,
상기 확대율 또는 축소율을 적용하는 단계는, 상기 암의 회전 각도에 따라 발생되는 검출기의 밀림 거리에 기초하여 상기 제1 X선 영상 및 상기 제2 X선 영상 중 적어도 하나의 확대율 또는 축소율을 조절하는 단계를 포함하고,
상기 검출기를 상하로 이동시키는 단계는, 상기 검출기에 조사되는 X선의 입사 각도에 기초하여 상기 검출기를 상하로 이동시키는, X선 영상 촬영 방법.
- 삭제
- 제16 항에 있어서,
상기 스티칭 영상을 생성하는 단계는,
상기 제1 X선 영상 및 상기 제2 X선 영상 중 어느하나의 X선 영상에 확대율을 적용하는 단계; 및
상기 제1 X선 영상 및 상기 제2 X선 영상을 스티칭하는 단계;
를 포함하는, X선 영상 촬영 방법.
- 제16 항에 있어서,
상기 스티칭 영상을 생성하는 단계는,
상기 제1 X선 영상 및 상기 제2 X선 영상 중 어느하나의 X선 영상에 축소율을 적용하는 단계; 및
상기 제1 X선 영상 및 상기 제2 X선 영상을 결합하는 단계;
를 포함하는, X선 영상 촬영 방법.
- 제16 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
- 삭제
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Patent Citations (3)
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