KR102201643B1 - 콘빔 씨티를 이용한 치아 골밀도 추정방법 및 골밀도 추정장치 - Google Patents

콘빔 씨티를 이용한 치아 골밀도 추정방법 및 골밀도 추정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘빔 씨티를 이용한 치아 골밀도 추정방법 및 골밀도 추정장치에 관한 것으로서, 골밀도 값을 보다 정확하게 예측하고, 골밀도 값을 영상의 형태로 변환하여 획득한 CT 영상과 골밀도 변환 영상을 화면에 표시할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여 본 발명은, 사용자 입력부와, 영상획득부와, 영상처리부와, 화면표시부를 포함하여 이루어지는 콘빔 CT를 이용한 치아 골밀도 추정방법에 있어서, 상기 영상획득부(120)는, X선 발생부와 X선 디텍터가 구비된 암(Arm)부재를 회전시키면서 X선을 발생시켜 X선 디텍터로부터 X선 투사영상을 획득하며, 단일 에너지의 X선을 발생시켜 투사영상을 획득하여 저장하거나, 순차적 또는 교차적으로 로우 에너지 X선과 하이 에너지 X선을 발생시켜 투사영상을 획득하여 각각의 에너지별로 분류하고 저장하며, 단일 에너지 X선, 로우 에너지 X선, 하이 에너지 X선 각각에 적합한 필터를 사용하도록 X선 필터 기구를 제어하고, 투사영상 획득시 에너지 수준에 따라 X선 관전압 뿐만 아니라 관전류도 달리하여 로우 에너지에서도 광자를 충분히 수광하도록 하며, 분류된 투사영상들을 각각의 에너지 별로 CT 영상으로 재구성하여 저장매체에 저장하는 것을 특징으로 한다.

Description

콘빔 씨티를 이용한 치아 골밀도 추정방법 및 골밀도 추정장치{ESTIMATION METHOD AND ESTIMATION APPARATUS OF ALVEOLAR BONE DENSITY USING CONE-BEAM COMPUTERIZED TOMOGRAPHY SYSTEM}
본 발명은 콘빔 씨티를 이용한 치아 골밀도 추정방법 및 이를 이용한 골밀도 추정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 임플란트 시술을 하거나 인공치아를 제조하기 위해 컴퓨터 단층촬영장치로 치아 골밀도를 측정할 때, X선 관전압 뿐만 아니라 X선 관전류도 다르게 하여 로우 에너지에서도 충분한 광자를 수광하여 투사영상 및 재구성 영상의 품질을 향상시키고, 하이 에너지와 로우 에너지 수준의 차이를 더욱 크게 하여 듀얼 에너지 영상의 구분 및 정확도를 향상시킬 수 있는 콘빔 씨티를 이용한 치아 골밀도 추정방법 및 골밀도 추정장치에 관한 것이다.
일반적으로 치과에서 임플란트 시술을 하거나 인공치아를 제조하기 위해서는, 컴퓨터 단층촬영장치로 구강 내부를 촬영하여 치아의 영상정보를 획득하고 있다.
도 1은 이러한 치과용 컴퓨터 단층촬영장치의 일례를 도시한 것이다.
종래의 치과용 컴퓨터 단층촬영장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 높이 조절이 가능한 수직 몸체부(10)와, 상기 수직 몸체부(10)의 상부에 수평으로 구비되는 수평부(20)와, 상기 수평부(20)의 단부에 구비되어 360도로 회전하는 암(Arm)부재(30)와, 상기 암부재(30)의 일단에 구비되어 X선을 주사하는 X선 방사부(40)와, 상기 암부재(30)의 타단에 구비되어 X선의 투과흡수치를 검출하는 디텍터(Detector)(50)와, 컴퓨터 단층촬영장치를 조작하기 위한 조작부(60)를 포함하여 구성된다.
상기 치과용 컴퓨터 단층촬영장치(이하 간단히 'CT'라 한다)는, 환자의 구강 부위가 상기 X선 방사부(40)와 디텍터(50) 사이에 위치되도록 한 후, 상기 암부재(30)를 정해진 각도로 회전시키면서, X선 방사구(42)에서 환자의 구강 부위에 X선 빔을 주사한다.
그리고 상기 디텍터(50)에서 X선의 투과흡수치를 검출한 후, 이렇게 수집된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 이 신호를 컴퓨터에서 연산처리하여 3차원 영상을 획득한다.
이렇게 얻어진 영상정보는, 임플란트 시술을 하거나 치아를 치료할 때, 또는 인공치아를 제조하는데 사용된다.
상기한 CT는, 도 2(a)에 도시된 바와 같이 부채꼴 형태의 X선 빔을 주사하는 팬빔(Fan Beam) CT와, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 원뿔 형태의 X선 빔을 주사하는 콘빔(Cone Beam) CT로 구분할 수 있다.
상기 콘빔 CT에 의하면, 팬빔 CT에 비해 빔의 주사 면적이 넓어지게 되므로, 보다 정확한 3차원 영상을 얻을 수가 있다.
또한 서로 다른 에너지 준위를 갖는 X선을 방사하여 치아의 영상정보를 획득하는 방식이 있는데, 이를 통상 듀얼 에너지(Dual Energy) 방식이라 한다.
상기 듀얼 에너지 방식에서, 상대적으로 높은 에너지를 하이 에너지(High Energy), 상대적으로 낮은 에너지를 로우 에너지(Low Energy)라 칭하기로 한다.
예컨대 하이 에너지를 얻기 위해 120kV의 전압을 인가하고, 로우 에너지를 얻기 위해 60kV의 전압을 인가할 수 있다.
도 3은 이러한 듀얼 에너지 방식 컴퓨터 단층촬영장치에서 X선 빔의 에너지 준위를 나타낸 것이다.
상기한 듀얼 에너지 방식 촬영에 의하면, 단일 에너지 방식 촬영에 비해 각 조직의 X선 에너지에 따른 선형감쇠계수(Linear Attenuation Coefficient: LAC)의 차이를 보다 정확하게 추산할 수 있고, 이를 바탕으로 골밀도를 보다 정확히 측정할 수 있다는 장점이 있다.
상기 듀얼 에너지 방식으로는, 고속 스위칭(Fast kV Switching) 방식, 듀얼 소스(Dual Source) 방식, 이중 디텍터(Sandwich Detector) 방식, 교번 회전(Alternating Rotation) 방식 등이 알려져 있다.
또한 듀얼 에너지 방식의 단층촬영장치에서 방사되는 X선은 에너지 스펙트럼을 가지고 분포하게 되는데, 이 스펙트럼의 전체 에너지 중에서 로우 에너지 영역대의 X선은 환자에 흡수되어 영상 생성에 기여를 하지 못한다.
이에 따라 X선 단층촬영시, 이러한 로우 에너지 영역을 미리 차단하거나, 스펙트럼의 형상을 유효 에너지로 변환하기 위해 X선 방사부(40) 전면에 필터를 장착하는 경우가 있다. 상기 필터의 재질로는 구리, 알루미늄, 주석 등의 금속 재질이 사용된다.
한편, 임플란트는 골조와 잘 융합이 되어야 정상적인 기능을 할 수 있는데, 임플란트 시술을 성공적으로 수행하기 위해서는 골량(Bone Quantity)과 골질(Bone Quality)를 정확히 파악하는 것이 매우 중요하다.
상기 골량은 임플란트 식립 시의 유용한 골의 양을 나타내고, 골질은 골의 생리, 광화작용의 정도 등 다양한 면을 종합적으로 평가하여 결정된다.
상기 골질은 임플란트의 형태를 결정할 때에도 고려되어야 하며, 골질에 따라 수술 방법을 달리 적용해야 하고, 치유기간이나 하중을 가하는 시간이나 방법 등도 달리 적용해야 한다.
상기한 골량과 골질을 측정하기 위해 여러가지 측정법들이 제안된 바 있다.
스웨덴의 Lekholm과 Zarb는 방사선학적으로 피질골과 해면골의 양을 비교하여 4가지 형태로 골질을 분류하였고, 미국 Misch는 드릴링(Drilling) 시술자가 느끼는 감각에 따라 4가지 골질로 분류하였다.
또한 Norton과 Gamble은 골밀도 분석에 CT를 이용하여 객관적으로 골질의 분류를 시도하였으며, Turkyilmaz는 악골 부위를 하악전치부, 하악구치부, 상악전치부, 상악구치부의 4부위로 나누고 CT를 이용하여 각 부위의 골질을 HU(Hounsfield Unit)로 평가하고 있다.
상기 HU는 X선이 물을 투과할 때 부위별 밀도에 의한 흡수정도를 상대적으로 표현한 지표를 말한다.
이처럼 치아 골밀도를 측정하기 위한 방법들이 제시되고 있지만, 실제 임플란트 시술에서는 시술자들의 경험과 감각에 의존한 골밀도가 많이 활용되고 있다.
즉 시술자가 최초 드릴링이나 태핑 시의 저항감을 감안하여 골밀도를 평가하는 것이 대부분이다.
한편 치과용 CT 영상에서의 CT 값 또는 HU값은, 일반 의료용 CT 영상의 HU값에 비해 낮은 빔 전류로 인해, 대조도가 낮고 영상의 왜곡이 발생하기가 쉽다.
이러한 영상 왜곡의 편차에 의해 HU값만으로는 조직의 밀도 특히 골조직의 밀도를 정확히 얻기가 어렵다는 문제가 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 공개특허 제10-2018-59327호의 "이중 에너지 컴퓨터 단층활영을 이용한 치조골밀도 정량화 시스템 및 방법"이 제안된 바 있다. 상기 공개특허는 본 출원인이 공동출원인으로 참여한 것이다.
상기한 종래기술은, 성별, 인종, 나이에 따른 골밀도의 데이터 베이스를 구축한 후 획득한 데이터와 비교해서 골밀도를 결정한다.
그런데 상기한 종래기술은, 전압만을 조정하여 촬영을 하기 때문에 로우 에너지에서 획득하는 영상이 충분한 광자를 수광하지 못한다는 단점이 있다.
도 4는 동일한 관전류에서 전압에 따른 광자 발생량을 비교한 것인데, 높은 에너지에서 생성된 X선에 비해 낮은 에너지에서 생성된 X선의 양이 상대적으로 더 적어지게 됨을 알 수 있다.
이에 따라 CT 영상에 많은 노이즈가 발생되어 영상 품질이 저하됨으로써, 정확한 골밀도의 계산이 어렵다는 문제점이 지적되고 있다.
또한 상기 종래기술은, 성별, 인종, 나이에 따른 골밀도 데이터 베이스를 구축해야 한다는 단점이 있다.
KR 10-2018-0059326 A KR 20-2018-0059327 A
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 투사영상 획득시 X선 관전압 뿐만 아니라 X선 관전류도 에너지 수준에 따라 달리함으로써, 로우 에너지에서도 광자를 충분히 수광하도록 하여, 투사영상 및 재구성 영상의 품질을 향상시키는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 단일 에너지, 로우 에너지 및 하이 에너지에 적합한 필터를 사용하여 에너지 수준 차이를 더욱 크게 함으로써, 영상의 구분 및 정확도를 향상시키는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기존의 콘빔 CT에 비해 골밀도 값을 정확하게 예측하고, 예측된 골밀도 값을 영상의 형태로 변환하여, 획득한 영상과 골밀도 변환 영상을 화면에 표시할 수 있도록 하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 사용자 입력부와, 영상획득부와, 영상처리부와, 화면표시부를 포함하여 이루어지는 콘빔 CT를 이용한 치아 골밀도 추정방법에 있어서, 상기 영상획득부는, X선 발생부와 X선 디텍터가 구비된 암(Arm)부재를 회전시키면서 X선을 발생시켜 X선 디텍터로부터 X선 투사영상을 획득하며, 단일 에너지의 X선을 발생시켜 투사영상을 획득하여 저장하거나, 순차적 또는 교차적으로 로우 에너지 X선과 하이 에너지 X선을 발생시켜 투사영상을 획득하여 각각의 에너지별로 분류하고 저장하며, 단일 에너지 X선, 로우 에너지 X선, 하이 에너지 X선 각각에 적합한 필터를 사용하도록 X선 필터 기구를 제어하고, 투사영상 획득시 에너지 수준에 따라 X선 관전압 뿐만 아니라 관전류도 달리하여 로우 에너지에서도 광자를 충분히 수광하도록 하며, 분류된 투사영상들을 각각의 에너지 별로 CT 영상으로 재구성하여 저장매체에 저장하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 영상처리부는, 단일 에너지 또는 듀얼 에너지 CT 재구성 영상이나 골밀도로부터 변환된 영상에 대해 디지털 영상처리를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 영상처리부는, 골밀도를 추정한 후 골밀도 영상으로 변환하여 이를 저장매체에 저장하되, 골밀도 값을 화면에 표시할 수 있는 영상의 형태로 변환하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 영상처리부는, 유효 원자번호를 이용하여 골조직을 판별하고, 이 골조직에 대한 유효 전자밀도를 이용하여 골밀도를 추정하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 영상처리부는, 듀얼 에너지 CT 재구성 영상들을 입력으로 하여 기저 물질의 밀도를 구하고, 그 기저물질의 밀도를 선형 조합하여 골조직의 밀도를 추정하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 영상처리부는, 듀얼 에너지 CT 재구성 영상들을 입력으로 하여 동일한 좌표의 로우 에너지 CT 영상값과 하이 에너지 CT 영상 값의 상관관계로부터 골밀도를 추정하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 영상처리부는, 상악 또는 하악에서 추정된 골밀도 값을 화면에 표시할 수 있는 값으로 변환하고, 골밀도 HU(Hounsfield Unit)값을 D1, D2, D3, D4, D5의 다섯 계층으로 분류하여 영상 형태로 저장하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 콘빔 CT를 이용한 치아 골밀도 추정장치는, 키보드 또는 마우스 입력장치에 의해 촬영하고자 하는 프로토콜을 선택하거나 원하는 파라미터를 설정하는 사용자 입력부(110)와, 영상 획득과 관계된 제어와 동작을 처리하여 저장매체에 투사영상을 저장하는 영상획득부(120)와, 저장된 투사영상을 CT 영상으로 재구성하고 디지털 영상 처리를 하여 골밀도를 추정하고, 저장매체에 골밀도 영상을 저장하는 영상처리부(130)와, 결과 영상을 화면에 표시하는 화면표시부(140)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 영상획득부(120)의 제어부(121)는, 암부재를 회전시키면서 X선을 발생시키되, X선 발생부의 전면에 단일 에너지, 로우 에너지, 하이 에너지의 각 에너지 준위에 적합한 필터가 적용되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, X선 관전압 뿐만 아니라 X선 관전류도 에너지 수준에 따라 달리하여 투사영상을 획득함으로써, 로우 에너지에서도 광자를 충분히 수광하도록 하여 투사영상 및 재구성 영상의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 단일 에너지, 로우 에너지 및 하이 에너지 각각에 적합한 필터를 사용하여 에너지 수준 차이를 더욱 크게 함으로써, 영상의 구분 및 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 기존의 콘빔 CT에 비해 골밀도 값을 정확하게 예측할 수 있고, 예측된 골밀도 값을 영상의 형태로 변환하여, 획득한 영상과 골밀도 변환 영상을 화면에 표시할 수 있는 효과가 있다.
또한 골밀도 값에 대한 데이터 베이스를 구축할 필요가 없고, 데이터 베이스와 비교할 필요가 없으므로, 치아 골밀도를 추정하는 과정이 간편해지는 효과가 있다.
도 1은 종래의 컴퓨터 단층촬영장치의 사시도.
도 2a는 종래기술에 따른 팬빔을 이용한 단층촬영, 도 2b는 콘빔을 이용한 단층촬영을 설명하기 위한 도면.
도 3은 종래기술에 따른 듀얼 에너지 방식에서 X선 빔의 에너지 준위를 나타낸 도면.
도 4는 동일한 관전류에서 전압에 따른 광자 발생량을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 치아 골밀도 추정 시스템의 개략적인 구성도
도 6은 본 발명에 따른 영상획득부의 개략적인 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 영상처리부의 개략적인 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 특징부를 살펴보기에 앞서, 먼저 질량감쇠계수에 관하여 설명하기로 한다.
광자는 물질 내부를 투과하면서 감쇠하게 되는데, 이는 아래의 식으로 표현할 수 있다.
Figure 112018118070268-pat00001
여기서 I는 광자 또는 입자의 수를 나타내고, Io는 매질에 입사하는 광자 또는 입자의 수를 나타내며, x는 매질 내의 투과 또는 진행 거리를 나타낸다.
상기 식에서 μ를 선형감쇠계수(Linear Attenuation Coefficient, LAC) 라고 부르고, 이 선형감쇠계수를 물질의 밀도로 나눈 값을 질량감쇠계수((Mass Attenuation Coefficient)라고 부른다.
상기 식과 질량감쇠계수의 관계에서, 로우 에너지의 X선은 하이 에너지의 X선 물질을 투과하며 더욱 많이 줄어들기 때문에 X선 디텍터에 도달하는 광자의 수는 더욱 적어지게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 로우 에너지의 X선을 발생시킬 때에는 하이 에너지에서의 관전류보다 높은 관전류를 사용하여 광자를 더욱 많이 발생시킨다.
이에 따라 로우 에너지에서도 충분한 광자를 수광하여 투사영상 및 재구성 영상의 품질을 향상시킬 수가 있다.
본 발명에 따른 치아 골밀도 추정시스템(100)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자 입력부(110)와, 영상획득부(120)와, 영상처리부(130)와, 화면표시부(140)를 포함하여 구성된다.
상기 사용자 입력부(110)는, 사용자가 촬영하고자 하는 프로토콜을 선택하거나, 원하는 파라미터를 설정하거나 하는 등의 사용자 입력을 받아 파라미터 값을 저장하거나 불러오고, 영상 획득부나 영상 처리부에 파라미터들을 전달하는 기능을 수행한다.
상기 영상획득부(120)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제어부(121)를 구비하여 X선 발생장치와 X선 디텍터가 구비된 암(Arm)부재를 회전시키면서 X선을 발생시켜 X선 디텍터로부터 X선 투사영상을 획득한다. 그리고 투사영상을 분류하여 저장한다.
사용자가 단일 에너지 촬영을 선택한 경우에는, 고전압 발생장치(HVG)를 단일 에너지 모드로 설정하고 전압, 전류 등 필요한 파라미터 값들을 설정한다.
또한 사용자가 로우 에너지와 하이 에너지의 듀얼 에너지 촬영을 선택한 경우에는, 고전압 발생장치(HVG)를 듀얼 에너지 모드로 설정하고 두 에너지에 필요한 각각의 전압, 전류, 스위칭 (Switching) 주파수 등 필요한 파라미터 값들을 설정한다.
단일 에너지 모드에서는 획득된 영상을 분류하지 않고 저장만 하고, 듀얼 에너지 모드에서는 로우 에너지 투사영상과 하이 에너지 투사영상들을 각각의 에너지(kVp)에서 획득된 투사영상들끼리 분류하여 저장한다.
또한 사용자의 조사 스위치 입력 여부에 따라 암부재를 적절한 속도로 회전시키며 X선을 발생시켜 X선 투사영상을 획득한다.
그리고 X선 에너지 준위에 알맞은 필터를 사용할 있도록 제어한다. 즉 단일 에너지, 로우 에너지, 하이 에너지에 적절한 필터가 적용될 수 있도록 한다.
상기 영상처리부(130)는, 도 7에 도시된 바와 같이, CT 영상을 재구성하고(S10), 디지털 영상을 처리하며(S20), 골밀도를 추정하고(S30), 골밀도의 영상 변환을 수행하며(S40), 변환된 영상 데이터를 저장한다(S50).
듀얼 에너지 모드에서는, 골밀도를 추정하는 단계(S30)와 골밀도의 영상을 변환하는 단계(S40)가 활성화된다.
또한 듀얼 에너지 모드에서는, 분류되어 저장된 투사영상들에 대해 각각 CT 재구성을 수행하거나, 두 종류의 투사영상들을 모두 이용해서 재구성을 수행한다.
저장된 투사영상들은 CT 영상으로 재구성되어 디지털 영상으로 처리된다. 상기 재구성된 영상에 대해서는, 디지털 필터링, 디노이징(Denoising), 윈도잉(Windowing) 등의 디지털 영상처리를 수행할 수 있다.
이어서 디지털 영상을 기반으로 골밀도를 추정하는데, 다음과 같은 방법들 이 사용될 수 있다. 또한 해석적 계산외에도 딥 러링 등의 인공지능 기법이 사용될 수도 있다.
먼저 골밀도는, 유효 원자번호(Effective Atomic Number: Zeff)와 유효 전자밀도 (Effective Electron Density: re)를 구해 추정할 수 있다.
즉 유효 원자번호를 이용하여 골조직을 판별하고, 이 골조직에 대해서 re 와 Zeff를 이용하여 골밀도를 추정할 수 있다.
또한 기저 물질들로 분해하고 그 기저 물질들의 비율이나 밀도를 구하는 방법에 의해 골밀도를 추정할 수 있다.
즉 기저 물질의 밀도를 구하고, 그 기저 물질의 밀도를 선형 조합하여 골조직의 밀도를 추정할 수 있는데, 이는 다음의 식으로 표현할 수 있다.
Figure 112018118070268-pat00002
여기서 ρeff는 여러 물질들로 구성된 물질에서의 유효밀도, Wi는 기저물질의 비율, ρi 는 기저물질의 밀도를 나타낸다.
또한 밀도가 알려져 있는 물질들을 이용하여, 로우 에너지 CT 영상과 하이 에너지 CT 영상에서 동일한 좌표의 3D 화소(Voxel)값들의 상관관계를 구하고, 실제 듀얼 에너지로 촬영한 CT 영상의 3D 화소값들에 미리 구한 상관관계를 적용하여 골밀도를 추정할 수 있다.
또한 골밀도의 추정은, 치아를 포함한 상악, 하악을 포함한 두부 골조직을 분리한 후 골조직에 한정해서 수행할 수도 있다.
계산된 골밀도 값은 부동소수점으로 표현되는데, 이 부동소수점 값은 바로 화면에 디스플레이할 수가 없다.
이에 따라 골밀도 값을 화면에 디스플레이할 수 있도록 하기 위해, 골밀도 값을 다음의 HU(Hounsfield Unit) 단위로 변환한다.
Figure 112018118070268-pat00003
여기서 μ는 선형감쇠계수(Linear Attenuation Coefficient, LAC)이고, μ water 는 물의 선형감쇠계수, μ air 는 공기의 선형감쇠계수이다.
상기 오른쪽 식은 μ water ＞ μ air × 1000 인 점을 고려하여 μ air 값을 고려하지 않은 것이다.
또한 밀도가 알려져 있는 물질들이 나타내야 하는 HU로부터 추정한 직선 또는 곡선에 따라 변환할 수도 있다.
상기한 골밀도 HU 값은 D1, D2, D3, D4, D5의 다섯 계층(Class)으로 분류할 수 있다.
상기 화면표시부(140)는, 결과 영상을 화면에 표시하며, 표시방식은 사전에 설정하거나 사용 중에 변경할 수 있다.
듀얼 에너지 CT 영상을 표시할 때에는, 하이 에너지에서 획득한 CT 영상 또는 골밀도에서 변환된 영상을 표시할 수 있다.
또한 골밀도 변환 영상을 하이 에너지 CT 영상에 중첩시켜 두 가지를 동시에 표시할 수 있다. 이때 골밀도 변환 영상은 그레이 스케일로 표시하거나 컬러값을 지정하여 표시할 수 있다.
골밀도 값이 골밀도 계층으로 표현될 때, 각 계층 별로 색상을 갖도록 할 수 있고, 두 계층의 경계에서는 두 계층 색상의 혼합색상으로 표현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 종래와 같이 성별, 인종, 나이에 따른 골밀도 값의 데이터 베이스를 구축할 필요가 없고 이에 비교할 필요도 없으므로, 치아 골밀도를 추정하는 과정이 아주 간편해진다.
또한 X선 관전압 뿐만 아니라 X선 관전류도 에너지 수준에 따라 달리하여 투사영상을 획득함으로써, 로우 에너지에서도 광자를 충분히 수광하도록 할 수가 있다. 이에 따라 투사영상 및 재구성 영상의 품질을 향상시킬 수가 있다.
또한 단일 에너지, 로우 에너지 및 하이 에너지 각각에 적합한 필터를 사용하여 에너지 수준 차이를 더욱 크게 함으로써, 영상의 구분 및 정확도를 향상시킬 수가 있다.
또한 기존의 콘빔 CT에 비해 골밀도 값을 정확하게 예측할 수 있고, 예측된 골밀도 값을 영상의 형태로 변환하여, 획득한 영상과 골밀도 변환 영상을 화면에 표시할 수가 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되지 아니한다. 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능하다는 것을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100: 치아 골밀도 추정 시스템
110: 사용자 입력부
120: 영상획득부
121: 제어부
130: 영상처리부
140: 화면표시부

Claims (11)

  1. 사용자 입력부(110)와, 영상획득부(120)와, 영상처리부(130)와, 화면표시부(140)를 포함하여 이루어지는 콘빔 CT를 이용한 치아 골밀도 추정방법에 있어서,
    상기 영상획득부(120)는,
    X선 발생부와 X선 디텍터가 구비된 암(Arm)부재를 환자의 머리 주위로 회전시키면서 X선을 발생시켜 X선 디텍터로부터 X선 투사영상을 획득하며,
    단일 에너지의 X선을 발생시켜 투사영상을 획득하여 저장하거나, 순차적 또는 교차적으로 로우 에너지 X선과 하이 에너지 X선을 발생시켜 투사영상을 획득하여 각각의 에너지별로 분류하고 저장하며,
    단일 에너지 X선, 로우 에너지 X선, 하이 에너지 X선 각각에 적합한 필터를 사용하도록 X선 필터 기구를 제어하여 에너지 수준 차이를 더욱 크게 하고,
    투사영상 획득시 에너지 수준에 따라 X선 관전압 뿐만 아니라 관전류도 달리하여 로우 에너지에서도 광자를 충분히 수광하도록 하며,
    로우 에너지 X선을 발생시킬 때에는 하이 에너지에서의 관전류보다 높은 관전류를 사용하여 광자를 더욱 많이 발생시키고,
    분류된 투사영상들을 각각의 에너지 별로 CT 영상으로 재구성하여 저장매체에 저장하고,
    상기 영상처리부(130)는,
    단일 에너지 또는 듀얼 에너지 CT 재구성 영상이나 골밀도로부터 변환된 영상에 대해 디지털 영상처리를 수행하며,
    상기 영상처리부(130)는,
    골밀도를 추정한 후 골밀도 영상으로 변환하여 이를 저장매체에 저장하되, 골밀도 값을 화면에 표시할 수 있는 영상의 형태로 변환하는 것을 특징으로 하는 콘빔 씨티를 이용한 치아 골밀도 추정방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상처리부(130)는,
    유효 원자번호를 이용하여 골조직을 판별하고, 이 골조직에 대한 유효 전자밀도를 이용하여 골밀도를 추정하는 것을 특징으로 하는 콘빔 씨티를 이용한 치아 골밀도 추정방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상처리부(130)는,
    듀얼 에너지 CT 재구성 영상들을 입력으로 하여 기저 물질의 밀도를 구하고, 그 기저물질의 밀도를 선형 조합하여 골조직의 밀도를 추정하는 것을 특징으로 하는 콘빔 씨티를 이용한 치아 골밀도 추정방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상처리부(130)는,
    듀얼 에너지 CT 재구성 영상들을 입력으로 하여 로우 에너지 CT 영상과 하이 에너지 CT 영상에서 동일한 좌표의 3D 화소(Voxel)값들의 상관관계를 구하고, 실제 듀얼 에너지로 촬영한 CT 영상의 3D 화소값들에 미리 구한 상관관계를 적용하여 골밀도를 추정하는 것을 특징으로 하는 콘빔 씨티를 이용한 치아 골밀도 추정방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상처리부(130)는,
    상악 또는 하악에서 추정된 골밀도 값을 화면에 표시할 수 있는 값으로 변환하고, 골밀도 HU(Hounsfield Unit)값을 D1, D2, D3, D4, D5의 다섯 계층으로 분류하여 영상 형태로 저장하는 것을 특징으로 하는 콘빔 씨티를 이용한 치아 골밀도 추정방법.
  8. 삭제
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