KR102273022B1 - 단층 촬영 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법 - Google Patents

Abstract

움직이는 대상체를 단층 촬영하여 대상체의 단층 데이터를 획득하고, 획득된 단층 데이터를 기초로 이전영상 (prior image) 을 이용하여, 단층 영상을 복원하기 위한 단층 영상 복원 방법 및 단층 촬영 장치가 개시된다.

Description

단층 촬영 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법{TOMOGRAPHY APPARATUS AND METHOD FOR RECONSTRUCTING A TOMOGRAPHY IMAGE THEREOF}

본원 발명은 단층 촬영 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 움직이는 대상체를 단층 촬영하여, 단층 영상을 복원하기 위한 단층 촬영 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법에 관한 것이다.

의료 영상 장치는 대상체의 내부 구조를 영상으로 획득하기 위한 장비이다. 의료 영상 처리 장치는 비침습 검사 장치로서, 신체 내의 구조적 세부사항, 내부 조직 및 유체의 흐름 등을 촬영 및 처리하여 사용자에게 보여준다. 의사 등의 사용자는 의료 영상 처리 장치에서 출력되는 의료 영상을 이용하여 환자의 건강 상태 및 질병을 진단할 수 있다.

환자에게 엑스레이를 조사하여 대상체를 촬영하기 위한 장치로는 대표적으로 컴퓨터 단층 촬영 (CT: Computed Tomography) 장치가 있다.

의료 영상 처리 장치 중 단층 촬영 장치인 컴퓨터 단층 촬영 (CT) 장치는 대상체에 대한 단면 영상을 제공할 수 있고, 일반적인 엑스레이 장치에 비하여 대상체의 내부 구조 (예컨대, 신장, 폐 등의 장기 등) 가 겹치지 않게 표현할 수 있다는 장점이 있어서, 질병의 정밀한 진단을 위하여 널리 이용된다. 이하에서는 단층 촬영 장치에 의해서 획득된 의료 영상을 단층 영상이라 한다.

단층 영상을 획득하는데 있어서, 단층 촬영 장치를 이용하여 대상체에 대한 단층 촬영을 수행하여, 단층 데이터를 획득한다. 여기서, 단층 데이터는 로 데이터 (raw data) 일 수 있다. 그리고, 획득된 로 데이터를 이용하여 단층 영상을 복원 (reconstruction) 하게 된다. 여기서, 로 데이터는 엑스레이를 대상체로 조사 (projection) 하여 획득된 프로젝션 데이터 (projection data) 또는 프로젝션 데이터의 집합인 사이노그램 (sinogram) 이 될 수 있다.

예를 들어, 단층 영상을 획득하기 위해서는 단층 촬영으로 획득된 사이노그램을 이용하여 영상 재구성의 동작을 수행하여야 한다. 단층 영상의 복원 동작은 이하에서 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 CT 영상 촬영 및 복원 동작을 설명하기 위한 도면이다.

구체적으로, 도 1의 (a) 는 대상체 (25) 를 중심으로 회전하며 CT 촬영을 수행하고, 그에 대응되는 로 데이터를 획득하는 컴퓨터 단층 촬영 장치의 CT 촬영 동작을 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 1의 (b) 는 CT 촬영에 의해서 획득된 사이노그램 및 복원 CT 영상을 설명하기 위한 도면이다.

컴퓨터 단층 촬영 장치는 엑스레이 (X-ray) 를 생성하여 대상체로 조사하고, 대상체를 통과한 엑스레이를 엑스레이 검출부 (detector) (미도시) 에서 감지한다. 그리고, 엑스레이 검출부 (미도시) 는 감지된 엑스레이에 대응되는 로 데이터를 생성한다.

구체적으로, 도 1의 (a) 를 참조하면, 컴퓨터 단층 촬영 장치에 포함되는 X-ray 생성부 (20) 는 대상체 (25) 로 엑스레이를 조사한다. 컴퓨터 단층 촬영 장치가 CT 촬영을 하는데 있어서, X-ray 생성부 (20) 는 대상체를 중심으로 회전하며, 회전된 각도에 대응되는 복수개의 로 데이터셋 (30, 31, 32) 을 획득한다. 구체적으로, P1 위치에서 대상체로 인가된 엑스레이를 감지하여 제1 로 데이터셋 (30) 을 획득하고, P2 위치에서 대상체로 인가된 스레이를 감지하여 제2 로 데이터셋 (31) 을 획득한다. 그리고, P3 위치에서 대상체로 인가된 엑스레이를 감지하여 제3 로 데이터셋 (P3) 을 획득한다. 여기서, 로 데이터는 프로젝션 데이터 (projection data) 가 될 수 있다.

하나의 단면 CT 영상을 생성하기 위해서는 X-ray 생성부 (20) 가 최소 180 도 이상 회전하며 CT 촬영을 수행하여야 한다.

도 1의 (b) 를 참조하면, 도 1의 (a) 에서 설명한 바와 같이 X-ray 생성부 (20) 를 소정의 각도 간격마다 이동시켜가며 획득된 복수개의 프로젝션 데이터셋 (31, 31, 32) 을 조합하여 하나의 사이노그램 (sinogram) (40) 을 획득할 수 있다. 사이노그램 (40) 은 X-ray 생성부 (20) 가 한주기 회전하며 CT 촬영을 하여 획득된 사이노그램으로, 한주기 회전에 대응되는 사이노그램 (40) 은 하나의 단면 CT 영상의 생성에 이용될 수 있다. 한주기 회전은 CT 시스템의 사양에 따라서 대략 반바퀴 이상 또는 한바퀴 이상이 될 수 있다.

그리고, 사이노그램 (40) 을 필터링한 후에 역투영 (Filtered back-projection) 하여 CT 영상 (50) 을 복원한다.

일반적으로, X-ray 생성부 (20) 가 반바퀴 회전하는데 0.2 초 전후의 시간이 소요된다.

CT 촬영의 대상이 되는 대상체가 움직이는 경우, 한주기 동안에도 대상체의 움직임이 발생하게 되며, 이러한 대상체의 움직임으로 인하여, CT 영상을 복원 (reconstruction) 하는데 있어서 움직임 아티팩트 (motion artifact) 가 발생하게 된다.

도 2는 복원된 CT 영상에 존재하는 움직임 아티팩트를 설명하기 위한 도면이다. 도 2에서는 대상체를 중심으로 360도 이상 회전하여 획득한 로 데이터를 이용하여 영상 복원을 수행하는 전체 복원 (full reconstruction) 방식을 적용하여 획득된 CT 영상이 도시된다.

도 2를 참조하면, 움직임 아티팩트가 발생되는 경우 복원된 CT영상 (200) 에 있어서, 대상체 (210) 의 최외곽 경계 (edge) (220) 가 선명하지 못하고 중첩적으로 표시되며, CT 영상 (200) 내에 대상체의 움직임으로 인하여 내부 경계 (230) 가 블러링 (blurring) 되어 표시된다.

이러한 CT 영상 내의 움직임 아티팩트는 CT 영상의 화질을 저하시켜 의사 등의 사용자가 영상을 판독하여 질병을 진단하는데 있어서, 판독 및 진단의 정확성을 저하시킨다.

특히, 대상체가 빠르게 수축과 이완을 반복하는 심장인 경우, 블러링이나 움직임 아티팩트가 발생할 가능성이 상승한다. 따라서, 움직이는 대상체를 CT 촬영하는 경우, 블러링이나 움직임 아티팩트가 저감된 CT 영상을 복원하는 것이 무엇보다 중요하다.

전술된 블러링이나 움직임 아티팩트에 따른 영상의 화질 저하는, C-arm CT를 이용하는 경우 더욱 심해진다. 최근, 혈관의 협착, 확장, 폐색 등과 같은 혈관계 질환에 있어, 환자를 국소 마취하여 시술할 수 있는 중재 시술이, 외과적 수술에 비해 선호되는 실정이다. 따라서, 중재 시술을 위한 혈관조영술 (angiography) 장비로서 C-arm CT의 활용이 증가되기 위해서는, 블러링이나 움직임 아티팩트가 저감될 필요가 있다.

본원 발명은 복원된 단층 영상 내에 발생할 수 있는 움직임 아티팩트를 감소시킬 수 있는 단층 촬영 장치 및 그에 따른 단층 영상 복원 방법의 제공을 목적으로 한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 제1 측면은, 움직이는 대상체를 단층 촬영하여 상기 대상체의 단층 데이터를 획득하는 단계, 상기 단층 데이터를 기초로 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 이전영상 (prior image) 을 복원 (reconstruction) 하는 단계, 각각의 상기 복수의 이전영상 내에서 제1 영역을 투영 (projection) 하여 제1 데이터를 생성하는 단계, 상기 단층 데이터와 상기 제1 데이터를 기초로 제1 영상을 복원하는 단계, 상기 제1 영상 내에서 제2 영역을 투영하여 제2 데이터를 생성하는 단계 및 상기 단층 데이터와 상기 제2 데이터를 기초로 상기 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 제2 영상을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 제1 영역은 각각의 상기 복수의 이전영상 내에서 상기 대상체의 움직임이 미리 결정된 범위보다 큰 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 제1 영상은 상기 단층 데이터와 상기 제1 데이터 간의 차 (subtraction) 를 이용하여 복원되는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 제2 영역은 상기 제1 영상 내에서 상기 대상체의 움직임이 미리 결정된 범위보다 작은 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 복수의 제2 영상은 상기 단층 데이터와 상기 제2 데이터 간의 차를 이용하여 복원되는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 복수의 이전영상보다 상기 복수의 제2 영상에서, 상기 대상체의 움직임에 따른 움직임 아티팩트 (motion artifact) 가 저감된 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 제1 영상 및 상기 복수의 제2 영상을 기초로 적어도 하나의 최종영상을 복원하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 복수의 제2 영상이 미리 결정된 조건을 만족하는지 여부를 결정하는 단계, 상기 복수의 제2 영상이 상기 미리 결정된 조건을 만족하는 경우, 각각의 상기 복수의 제2 영상 내에서 상기 제1 영역을 투영하여 제3 데이터를 생성하는 단계, 상기 단층 데이터와 상기 제3 데이터를 기초로 제3 영상을 복원하는 단계, 상기 제3 영상 내에서 상기 제2 영역을 투영하여 제4 데이터를 생성하는 단계 및 상기 단층 데이터와 상기 제4 데이터를 기초로 상기 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 제4 영상을 복원하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 복수의 제2 영상보다 상기 복수의 제4 영상에서 상기 대상체의 움직임에 따른 움직임 아티팩트가 저감된 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 대상체의 움직임에 기초하여, 상기 복수의 제2 영상 중 적어도 하나를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 복수의 제2 영상은, 상기 제2 데이터를 기초로 상기 복수의 시점에 각각 대응하여 획득된 복수의 데이터셋을 기초로 복원되고, 상기 보정하는 단계는, 미리 결정된 기준에 기초하여, 상기 복수의 시점에 각각 대응하는 상기 복수의 데이터셋 중에서 2개의 시점에 각각 대응하는 2개의 데이터셋을 결정하는 단계, 상기 2개의 데이터셋에 기초하여, 상기 대상체의 움직임에 따른 모션정보를 획득하는 단계 및 상기 모션 정보에 기초하여, 상기 복수의 제2 영상 중 적어도 하나를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 보정하는 단계는, 미리 결정된 기준에 기초하여, 상기 복수의 시점에 각각 대응하는 상기 복수의 제2 영상 중에서 2개의 시점에 각각 대응하는 2개의 제2 영상을 결정하는 단계, 상기 2개의 제2 영상에 기초하여, 상기 대상체의 움직임에 따른 모션 (motion) 정보를 획득하는 단계 및 상기 모션 정보에 기초하여, 상기 복수의 제2 영상 중 적어도 하나를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 복수의 제2 영상 중 상기 보정되는 적어도 하나는, 상기 2개의 시점 사이의 시점에 대응되는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 개시의 제2 측면은, 움직이는 대상체를 단층 촬영하여 상기 대상체의 단층 데이터를 획득하도록 구성된 데이터 획득부 및 상기 단층 데이터를 기초로 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 이전영상 (prior image) 을 복원 (reconstruction) 하고, 각각의 상기 복수의 이전영상 내에서 제1 영역을 투영 (projection) 하여 제1 데이터를 생성하고, 상기 단층 데이터와 상기 제1 데이터를 기초로 제1 영상을 복원하고, 상기 제1 영상 내에서 제2 영역을 투영하여 제2 데이터를 생성하고, 상기 단층 데이터와 상기 제2 데이터를 기초로 상기 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 제2 영상을 복원하도록 구성된 영상 복원부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 제1 영역은 각각의 상기 복수의 이전영상 내에서 상기 대상체의 움직임이 미리 결정된 범위보다 큰 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 제1 영상은 상기 단층 데이터와 상기 제1 데이터 간의 차 (subtraction) 를 이용하여 복원되는 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 제2 영역은 상기 제1 영상 내에서 상기 대상체의 움직임이 미리 결정된 범위보다 작은 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 복수의 제2 영상은 상기 단층 데이터와 상기 제2 데이터 간의 차를 이용하여 복원되는 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 복수의 이전영상보다 상기 복수의 제2 영상에서, 상기 대상체의 움직임에 따른 움직임 아티팩트 (motion artifact) 가 저감된 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 영상 복원부는, 상기 제1 영상 및 상기 복수의 제2 영상을 기초로 적어도 하나의 최종영상을 복원하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 영상 복원부는, 상기 복수의 제2 영상이 미리 결정된 조건을 만족하는지 여부를 결정하고, 상기 복수의 제2 영상이 상기 미리 결정된 조건을 만족하는 경우, 각각의 상기 복수의 제2 영상 내에서 상기 제1 영역을 투영하여 제3 데이터를 생성하고, 상기 단층 데이터와 상기 제3 데이터를 기초로 제3 영상을 복원하고, 상기 제3 영상 내에서 상기 제2 영역을 투영하여 제4 데이터를 생성하고, 상기 단층 데이터와 상기 제4 데이터를 기초로 상기 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 제4 영상을 복원하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 복수의 제2 영상보다 상기 복수의 제4 영상에서 상기 대상체의 움직임에 따른 움직임 아티팩트가 저감된 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 영상 복원부는, 상기 대상체의 움직임에 기초하여, 상기 복수의 제2 영상 중 적어도 하나를 보정하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 복수의 제2 영상은, 상기 제2 데이터를 기초로 상기 복수의 시점에 각각 대응하여 획득된 복수의 데이터셋을 기초로 복원되고, 상기 영상 복원부는, 미리 결정된 기준에 기초하여, 상기 복수의 시점에 각각 대응하는 상기 복수의 데이터셋 중에서 2개의 시점에 각각 대응하는 2개의 데이터셋을 결정하고, 상기 2개의 데이터셋에 기초하여, 상기 대상체의 움직임에 따른 모션정보를 획득하고, 상기 모션 정보에 기초하여, 상기 복수의 제2 영상 중 적어도 하나를 보정하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 영상 복원부는, 미리 결정된 기준에 기초하여, 상기 복수의 시점에 각각 대응하는 상기 복수의 제2 영상 중에서 2개의 시점에 각각 대응하는 2개의 제2 영상을 결정하고, 상기 2개의 제2 영상에 기초하여, 상기 대상체의 움직임에 따른 모션 (motion) 정보를 획득하고, 상기 모션 정보에 기초하여, 상기 복수의 제2 영상 중 적어도 하나를 보정하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 복수의 제2 영상 중 상기 보정되는 적어도 하나는, 상기 2개의 시점 사이의 시점에 대응되는 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 개시의 제3 측면은 제1 측면의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능 매체를 제공할 수 있다.

도 1은 CT 영상 촬영 및 복원 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 복원된 CT 영상에 존재하는 움직임 아티팩트를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일반적인 CT 시스템 (100) 의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CT 시스템 (100) 의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 통신부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6은 일반적인 C-arm CT 시스템 (300) 의 개략도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치를 나타내는 블록도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 단층 촬영 장치를 나타내는 블록도이다.
도 9는 일 실시예에 따른, 단층 영상 복원 방법의 흐름도이다.
도 10a는 일 실시예에 따른, 복수의 이전영상 (prior image) 의 복원을 설명하기 위한 도면이다.
도 10b는 일 실시예에 따른, 제1 영상의 복원을 설명하기 위한 도면이다.
도 10c는 일 실시예에 따른, 복수의 제2 영상의 복원을 설명하기 위한 도면이다.
도 11a는 실측 자료 (ground truth) 에 따른, 흉부에 대한 단층 영상들이다.
도 11b는 도 11a의 단층 영상에서 제1 영역에 대해 확대한 도면이다.
도 11c는 종래의 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된, 흉부에 대한 단층 영상들이다.
도 11d는 도 11c의 단층 영상들에서 제1 영역에 대해 확대한 도면이다.
도 11e는 일 실시예에 따른, 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된, 흉부에 대한 제1 영상들이다.
도 11f 및 도 11g는 일 실시예에 따른, 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된, 흉부에 대한 제2 영상들이다.
도 12는 다른 실시예에 따른, 단층 영상 복원 방법의 흐름도이다.
도 13은 일 실시예에 따른, 단층 영상 보정 방법의 흐름도이다.
도 14a 및 도 14b는 일 실시예에 따른, 단층 영상 복원 방법에 따라 보정된 제2 영상들이다.
도 15는 다른 실시예에 따른, 단층 영상 보정 방법의 흐름도이다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른, 단층 영상 보정 방법의 흐름도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

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, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.

본 명세서에서 "영상"은 이산적인 영상 요소들 (예를 들어, 2차원 영상에 있어서의 픽셀들 및 3차원 영상에 있어서의 복셀들) 로 구성된 다차원 (multi-dimensional) 데이터를 의미할 수 있다. 예를 들어, 영상은 단층 촬영 장치에 의해 획득된 대상체의 의료 영상 등을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 "단층 (Tomography) 영상"이란, 단층 촬영 장치에서 대상체를 단층 촬영하여 획득된 영상으로, 엑스레이 등과 같은 광선을 대상체로 조사한 후 투영된 데이터를 이용하여 이미징된 영상을 의미할 수 있다. 구체적으로, "CT (Computed Tomography) 영상"란 대상체에 대한 적어도 하나의 축을 중심으로 회전하며 대상체를 촬영함으로써 획득된 복수개의 엑스레이 영상들의 합성 영상을 의미할 수 있다.

본 명세서에서 "대상체 (object)"는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기, 및 혈관 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, "대상체"는 팬텀 (phantom) 을 포함할 수도 있다. 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사한 부피를 갖는 물질을 의미하는 것으로, 신체와 유사한 성질을 갖는 구형 (sphere) 의 팬텀을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

CT 시스템 등과 같은 단층 촬영 시스템은 대상체에 대하여 단면 영상을 제공할 수 있으므로, 일반적인 X-ray 촬영 기기에 비하여 대상체의 내부 구조 (예컨대, 신장, 폐 등의 장기 등) 가 겹치지 않게 표현할 수 있다는 장점이 있다.

구체적으로, 단층 촬영 시스템 (100) 은 CT (computed Tomography) 장치, OCT (Optical Coherenc Tomography), 또는 PET (positron emission tomography) -CT 장치 등과 같은 모든 단층 촬영 장치들을 포함할 수 있다.

이하에서는, 단층 촬영 시스템 (100) 으로 CT 시스템을 예로 들어 설명한다.

CT 시스템은, 예를 들어, 2mm 두께 이하의 영상데이터를 초당 수십, 수백 회 획득하여 가공함으로써 대상체에 대하여 비교적 정확한 단면 영상을 제공할 수 있다. 종래에는 대상체의 가로 단면만으로 표현된다는 문제점이 있었지만, 다음과 같은 여러 가지 영상 재구성 기법의 등장에 의하여 극복되었다. 3차원 재구성 영상기법들로는 다음과 같은 기법들이 있다.

- SSD (Shade surface display) : 초기 3차원 영상기법으로 일정 HU값을 가지는 복셀들만 나타내도록 하는 기법.

- MIP (maximum intensity projection) /MinIP (minimum intensity projection) : 영상을 구성하는 복셀 중에서 가장 높은 또는 낮은 HU값을 가지는 것들만 나타내는 3D 기법.

- VR (volume rendering) : 영상을 구성하는 복셀들을 관심영역별로 색 및 투과도를 조절할 수 있는 기법.

- 가상내시경 (Virtual endoscopy) : VR 또는 SSD 기법으로 재구성한 3차원 영상에서 내시경적 관찰이 가능한 기법.

- MPR (multi planar reformation) : 다른 단면 영상으로 재구성하는 영상 기법. 사용자가 원하는 방향으로의 자유자제의 재구성이 가능하다.

- Editing: VR에서 관심부위를 보다 쉽게 관찰하도록 주변 복셀들을 정리하는 여러 가지 기법.

- VOI (voxel of interest) : 선택 영역만을 VR로 표현하는 기법.

본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 단층촬영 (CT) 시스템 (100) 은 첨부된 도 3을 참조하여 설명될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 CT 시스템 (100) 은 다양한 형태의 장치들을 포함할 수 있다.

도 3은 일반적인 CT 시스템 (100) 의 개략도이다. 도 3을 참조하면, CT 시스템 (100) 은 갠트리 (102), 테이블 (105), X-ray 생성부 (106) 및 X-ray 검출부 (108) 를 포함할 수 있다.

갠트리 (102) 는 X-ray 생성부 (106) 및 X-ray 검출부 (108) 를 포함할 수 있다.

대상체 (10) 는 테이블 (105) 상에 위치될 수 있다.

테이블 (105) 은 CT 촬영 과정에서 소정의 방향 (예컨대, 상, 하, 좌, 우 중 적어도 한 방향) 으로 이동할 수 있다. 또한, 테이블 (105) 은 소정의 방향으로 소정의 각도만큼 기울어질 수 있거나 (tilting) 또는 회전 (rotating) 될 수 있다.

또한, 갠트리 (102) 도 소정의 방향으로 소정의 각도만큼 기울어질 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CT 시스템 (100) 의 구조를 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 CT 시스템 (100) 은 갠트리 (102), 테이블 (105), 제어부 (118), 저장부 (124), 영상 처리부 (126), 입력부 (128), 디스플레이부 (130), 통신부 (132) 를 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 대상체 (10) 는 테이블 (105) 상에 위치할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 테이블 (105) 은 소정의 방향 (예컨대, 상, 하, 좌, 우 중 적어도 한 방향) 으로 이동 가능하고, 제어부 (118) 에 의하여 움직임이 제어될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 갠트리 (102) 는 회전 프레임 (104), X-ray 생성부 (106), X-ray 검출부 (108), 회전 구동부 (110), 데이터 획득 회로 (116), 데이터 송신부 (120) 을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 갠트리 (102) 는 소정의 회전축 (RA; Rotation Axis) 에 기초하여 회전 가능한 고리 형태의 회전 프레임 (104) 을 포함할 수 있다. 또한, 회전 프레임 (104) 은 디스크의 형태일 수도 있다.

회전 프레임 (104) 은 소정의 시야 범위 (FOV; Field Of View) 를 갖도록 각각 대향하여 배치된 X-ray 생성부 (106) 및 X-ray 검출부 (108) 를 포함할 수 있다. 또한, 회전 프레임 (104) 은 산란 방지 격자 (anti-scatter grid, 114) 를 포함할 수 있다. 산란 방지 격자 (114) 는 X-ray 생성부 (106) 와 X-ray 검출부 (108) 의 사이에서 위치할 수 있다.

도 5에서는, 회전 프레임 (104) 이 하나의 X-ray 생성부 (106) 를 포함하는 경우를 경우를 예로 들어 도시하였으나, 회전 프레임 (104) 는 복수개의 X-ray 생성부를 포함할 수 있다. 또한, 회전 프레임 (104) 는 복수개의 X-ray 생성부를 포함하는 경우, 회전 프레임 (104) 은 복수개의 X-ray 생성부에 대응되는 복수개의 X-ray 검출부를 포함한다. 구체적으로, 하나의 X-ray 생성부 (106) 가 하나의 엑스레이 소스 (X-ray source) 가 된다. 예를 들어, 회전 프레임 (104) 이 두 개의 X-ray 생성부 (106) 를 포함하는 경우, 듀얼 소스 (dual source) 를 포함한다고 할 수 있다. 이하에서는, 회전 프레임 (104) 이 하나의 X-ray 생성부 (106) 를 포함하는 경우, 회전 프레임 (104) 내에 포함되는 하나의 X-ray 생성부 (106) 는 '단일 소스'라 지칭되고, 회전 프레임 (104) 이 두개의 X-ray 생성부 (미도시) 를 포함하는 경우, 회전 프레임 (104) 내에 포함되는 두 개의 X-ray 생성부 (미도시) 는 '듀얼 소스'라 지칭된다. 또한, 듀얼 소스를 형성하는 두 개의 X-ray 생성부에 있어서, 하나의 X-ray 생성부는 제1 소스, 다른 하나의 X-ray 생성부는 제2 소스라 지칭된다. 또한, 회전 프레임 (104) 내에 하나의 X-ray 생성부 (106) 가 포함되는 경우의 단층 촬영 시스템 (100) 은 '단일 소스 단층 촬영 장치'라 지칭되고, 회전 프레임 (104) 내에 두 개의 X-ray 생성부가 포함되는 경우의 단층 촬영 시스템 (100) 은 '듀얼 소스 단층 촬영 장치'라 지칭된다.

의료용 영상 시스템에 있어서, 검출기 (또는 감광성 필름) 에 도달하는 X-선 방사선에는, 유용한 영상을 형성하는 감쇠된 주 방사선 (attenuated primary radiation) 뿐만 아니라 영상의 품질을 떨어뜨리는 산란 방사선 (scattered radiation) 등이 포함되어 있다. 주 방사선은 대부분 투과시키고 산란 방사선은 감쇠시키기 위해, 환자와 검출기 (또는 감광성 필름) 와의 사이에 산란 방지 격자를 위치시킬 수 있다.

예를 들어, 산란 방지 격자는, 납 박편의 스트립 (strips of lead foil) 과, 중공이 없는 폴리머 물질 (solid polymer material) 이나 중공이 없는 폴리머 (solid polymer) 및 섬유 합성 물질 (fiber composite material) 등의 공간 충전 물질 (interspace material) 을 교대로 적층한 형태로 구성될 수 있다. 그러나, 산란 방지 격자의 형태는 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

회전 프레임 (104) 은 회전 구동부 (110) 로부터 구동 신호를 수신하고, X-ray 생성부 (106) 와 X-ray 검출부 (108) 를 소정의 회전 속도로 회전시킬 수 있다. 회전 프레임 (104) 은 슬립 링 (미도시) 을 통하여 접촉 방식으로 회전 구동부 (110) 로부터 구동 신호, 파워를 수신할 수 있다. 또한, 회전 프레임 (104) 은 무선 통신을 통하여 회전 구동부 (110) 로부터 구동 신호, 파워를 수신할 수 있다.

X-ray 생성부 (106) 는 파워 분배부 (PDU; Power Distribution Unit, 미도시) 에서 슬립 링 (미도시) 을 거쳐 고전압 생성부 (미도시) 를 통하여 전압, 전류를 인가 받아 X선을 생성하여 방출할 수 있다. 고전압 생성부가 소정의 전압 (이하에서 튜브 전압으로 지칭함) 을 인가할 때, X-ray 생성부 (106) 는 이러한 소정의 튜브 전압에 상응하게 복수의 에너지 스펙트럼을 갖는 X-ray들을 생성할 수 있다.

X-ray 생성부 (106) 에 의하여 생성되는 X-ray는, 콜리메이터 (collimator, 112) 에 의하여 소정의 형태로 방출될 수 있다.

X-ray 검출부 (108) 는 X-ray 생성부 (106) 와 마주하여 위치할 수 있다. X-ray 검출부 (108) 는 복수의 X-ray 검출 소자들을 포함할 수 있다. 단일 엑스레이 검출 소자는 단일 채널을 형성할 수 있지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

X-ray 검출부 (108) 는 X-ray 생성부 (106) 로부터 생성되고 대상체 (10) 를 통하여 전송된 엑스레이를 감지하고, 감지된 X선의 강도에 상응하게 전기 신호를 생성할 수 있다.

X-ray 검출부 (108) 는 방사선을 광으로 전환하여 검출하는 간접방식과 방사선을 직접 전하로 변환하여 검출하는 직접방식 검출기를 포함할 수 있다. 간접방식의 X-ray 검출부는 Scintillator를 사용할 수 있다. 또한, 직접방식의 X-ray 검출부는 photon counting detector를 사용할 수 있다. 데이터 획득 회로 (DAS; Data Acquisitino System) (116) 는 X-ray 검출부 (108) 와 연결될 수 있다. X-ray 검출부 (108) 에 의하여 생성된 전기 신호는 DAS (116) 에서 수집될 수 있다. X-ray 검출부 (108) 에 의하여 생성된 전기 신호는 유선 또는 무선으로 DAS (116) 에서 수집될 수 있다. 또한, X-ray 검출부 (108) 에 의하여 생성된 전기 신호는 증폭기 (미도시) 를 거쳐 아날로그/디지털 컨버터 (미도시) 로 제공될 수 있다.

슬라이스 두께 (slice thickness) 나 슬라이스 개수에 따라 X-ray 검출부 (108) 로부터 수집된 일부 데이터만이 영상 처리부 (126) 에 제공될 수 있고, 또는 영상 처리부 (126) 에서 일부 데이터만을 선택할 수 있다.

이러한 디지털 신호는 데이터 송신부 (120) 를 통하여 영상 처리부 (126) 로 제공될 수 있다. 이러한 디지털 신호는 데이터 송신부 (120) 를 통하여 유선 또는 무선으로 영상 처리부 (126) 로 송신될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부 (118) 는 CT 시스템 (100) 의 각각의 모듈의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부 (118) 는 테이블 (105), 회전 구동부 (110), 콜리메이터 (112), DAS (116), 저장부 (124), 영상 처리부 (126), 입력부 (128), 디스플레이부 (130), 통신부 (132) 등의 동작들을 제어할 수 있다.

영상 처리부 (126) 는 DAS (116) 로부터 획득된 데이터 (예컨대, 가공 전 순수 (pure) 데이터) 를 데이터 송신부 (120) 를 통하여 수신하여, 전처리 (pre-processing) 하는 과정을 수행할 수 있다.

전처리는, 예를 들면, 채널들 사이의 감도 불균일 정정 프로세스, 신호 세기의 급격한 감소 또는 금속 같은 X선 흡수재로 인한 신호의 유실 정정 프로세스 등을 포함할 수 있다.

영상 처리부 (126) 의 출력 데이터는 로 데이터 (raw data) 또는 프로젝션 (projection) 데이터로 지칭될 수 있다. 이러한 프로젝션 데이터는 데이터 획득시의 촬영 조건 (예컨대, 튜브 전압, 촬영 각도 등) 등과 함께 저장부 (124) 에 저장될 수 있다.

프로젝션 데이터는 대상체를 통과한 X선의 세기에 상응하는 데이터 값의 집합일 수 있다. 설명의 편의를 위해, 모든 채널들에 대하여 동일한 촬영 각도로 동시에 획득된 프로젝션 데이터의 집합을 프로젝션 데이터 세트로 지칭한다.

저장부 (124) 는 플래시 메모리 타입 (flash memory type), 하드디스크 타입 (hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입 (multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리 (SD, XD 메모리 등), 램 (RAM; Random Access Memory) SRAM (Static Random Access Memory), 롬 (ROM; Read-Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory) 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

또한, 영상 처리부 (126) 는 획득된 프로젝션 데이터 세트를 이용하여 대상체에 대한 단면 영상을 재구성할 수 있다. 이러한 단면 영상은 3차원 영상일 수 있다. 다시 말해서, 영상 처리부 (126) 는 획득된 프로젝션 데이터 세트에 기초하여 콘 빔 재구성 (cone beam reconstruction) 방법 등을 이용하여 대상체에 대한 3차원 영상을 생성할 수 있다.

입력부 (128) 를 통하여 X선 단층 촬영 조건, 영상 처리 조건 등에 대한 외부 입력이 수신될 수 있다. 예를 들면, X선 단층 촬영 조건은, 복수의 튜브 전압, 복수의 X선들의 에너지 값 설정, 촬영 프로토콜 선택, 영상재구성 방법 선택, FOV 영역 설정, 슬라이스 개수, 슬라이스 두께 (slice thickness), 영상 후처리 파라미터 설정 등을 포함할 수 있다. 또한, 영상 처리 조건은 영상의 해상도, 영상에 대한 감쇠 계수 설정, 영상의 조합비율 설정 등을 포함할 수 있다.

입력부 (128) 는 외부로부터 소정의 입력을 인가 받기 위한 디바이스 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 입력부 (128) 는 마이크로폰, 키보드, 마우스, 조이스틱, 터치 패드, 터치팬, 음성, 제스처 인식장치 등을 포함할 수 있다.

디스플레이부 (130) 는 영상 처리부 (126) 에 의해 재구성된 X선 촬영 영상을 디스플레이 할 수 있다.

전술한 엘리먼트들 사이의 데이터, 파워 등의 송수신은 유선, 무선 및 광통신 중 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다.

통신부 (132) 는 서버 (134) 등을 통하여 외부 디바이스, 외부 의료 장치 등과의 통신을 수행할 수 있다. 또는, CT 시스템 (100) 는 통신부 (132) 를 통해 CT 시스템 (100) 를 제어하도록 구성되는 워크스테이션과 연결될 수도 있다. 이와 관련하여서는 도 5를 참조하여 후술한다.

도 5는 도 4의 통신부 (133) 의 구성을 도시하는 도면이다.

통신부 (132) 는, 유선 또는 무선으로 네트워크 (301) 와 연결되어 외부 서버 (134), 의료 장치 (136), 휴대용 장치 (138) 또는 워크스테이션 (139) 과의 통신을 수행할 수 있다. 통신부 (132) 는 의료 영상 정보 시스템 (PACS, Picture Archiving and Communication System) 을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치와 데이터를 주고 받을 수 있다.

또한, 통신부 (132) 는 의료용 디지털 영상 및 통신 (DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 휴대용 장치 (138) 등과 데이터 통신을 수행할 수 있다.

통신부 (132) 는 네트워크 (301) 를 통해 대상체의 진단과 관련된 데이터를 송수신할 수 있다. 또한, 통신부 (132) 는 MRI 장치, C-arm CT 시스템 등 의료 장치 (136) 에서 획득된 의료 영상 등을 송수신할 수 있다.

나아가, 통신부 (132) 는 서버 (134) 로부터 환자의 진단 이력이나 치료 일정 등을 수신하여 환자의 임상적 진단 등에 활용할 수도 있다. 또한, 통신부 (132) 는 병원 내의 서버 (134) 나 의료 장치 (136) 뿐만 아니라, 사용자나 환자의 휴대용 장치 (138), 워크스테이션 (139) 등과 데이터 통신을 수행할 수도 있다.

또한 장비의 이상유무 및 품질 관리현황 정보를 네트워크를 통해 시스템 관리자나 서비스 담당자에게 송신하고 그에 대한 피드백 (feedback) 을 수신할 수 있다.

워크스테이션 (139) 은 CT 시스템 (100) 와 물리적으로 분리된 공간에 존재할 수 있다. CT 시스템 (100) 는 실드 룸 (shield room) 에 있고, 워크스테이션 (139) 은 콘솔 룸 (console room) 에 있을 수 있다. 실드 룸은 CT 시스템 (100) 가 위치하여 대상체를 촬영하는 공간을 뜻하며, '촬영실', '검사실', '검사 룸' 등으로 다양하게 호칭될 수 있다. 또한, 콘솔 룸은 CT 시스템 (100) 를 제어하기 위하여 사용자가 위치하는 공간으로, 실드 룸과 분리된 공간을 뜻한다. 콘솔 룸과 실드 룸은, 실드 룸으로부터 전달되는 자기장, 방사선, RF 신호 등으로부터 사용자를 보호하기 위하여 차폐 벽을 통해 서로 분리될 수 있다.

한편, 전술된 CT 시스템 (100) 은 C-arm CT 시스템일 수 있고, C-arm CT 시스템은 도 6를 참조하여 설명될 수 있다.

도 6은 일반적인 C-arm CT 시스템 (300) 의 개략도이다.

도 6를 참조하면, C-arm CT 시스템 (300) 은 C 형태를 갖는 C-arm (302) 을 구비하여, 소정 시간 동안 연속적으로 CT 촬영을 수행할 수 있다. C-arm (302) 의 일단에는 엑스선 소스 (306) 가 구비되며, C-arm (302) 의 다른 일단에는 검출부 (308) 가 구비된다. C-arm (302) 은 엑스선 소스 (306) 및 검출부 (308) 를 연결하고, 엑스선 소스 (306) 와 검출부 (308) 의 위치를 조절할 수 있다. 도 4에서 도시되지 않았으나, C-arm (302) 은 천장에 결합되거나, 바닥에 결합되거나, 또는 천장 및 바닥에 모두 결합될 수 있다. 또한, C-arm CT 시스템 (300) 는 대상체 (10) 가 위치할 수 있는 테이블 (305) 을 더 포함할 수 있다.

엑스선 소스 (306) 는 엑스선을 발생시키고 조사하도록 구성된다. 검출부 (308) 는 엑스선 소스 (306) 에서 조사되어 대상체 (10) 를 투과한 엑스선을 검출하도록 구성된다. 검출부 (308) 에서 검출된 엑스선에 기초하여 의료 영상이 획득될 수 있다. 이때, 엑스선 소스 (306) 는 회전하면서 대상체 (10) 로 엑스선을 조사할 수 있다. C-arm (302) 의 회전에 의해 엑스선 소스 (306) 가 회전할 수 있고, 검출부 (308) 역시 엑스선 소스 (306) 와 함께 회전하면서 대상체 (10) 를 투과한 엑스선을 검출할 수 있다.

사용자는 C-arm (302) 및 테이블 (305) 중 적어도 하나의 위치를 조정함으로써, 다양한 위치 또는 다양한 각도에서 대상체 (10) 를 촬영할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 C-arm (302) 및 테이블 (305) 중 적어도 하나를 회전시키거나, 상하좌우로 이동시키면서 대상체 (10) 를 촬영하여 의료 영상을 획득할 수 있다. 따라서 사용자는 C-arm CT 시스템 (300) 를 이용하여, 일반적인 고정형 CT 시스템에 비하여 연속되는 시간 동안에 대상체 (10) 를 더욱 효율적으로 촬영할 수 있다.

C-arm CT 시스템 (300) 는 중재적 C-arm CT 시스템 (Interventional X ray), 중재적 혈관조영술 C-arm CT 시스템 (Interventional Angiography C-arm X ray) 또는 외과 시술용 C-arm CT 시스템 (Surgical C-arm X ray) 등을 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 단층 촬영 장치를 나타내는 블록도이다.

도 7를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 촬영 장치 (400) 는 데이터 획득부 (410), 및 영상 복원부 (420) 를 포함한다.

단층 촬영 장치 (400) 는 도 3에 도시된 CT 시스템 (100) 또는 도 6에 도시된 C-arm CT 시스템 (300) 에 포함될 수 있다. 또한, 단층 촬영 장치 (400) 는 도 5에서 설명한 의료 장치 (136), 휴대용 장치 (138), 또는 워크스테이션 (139) 내에 포함되어, CT 시스템 (100) 또는 C-arm CT 시스템 (300) 과 연결되어 동작할 수 도 있다.

또한, 단층 촬영 장치 (400) 가 CT 시스템 (100) 또는 C-arm CT 시스템 (300) 에 포함되는 경우, 데이터 획득부 (410) 및 영상 복원부 (420) 는 도 4의 영상 처리부 (126) 에 포함될 수 있다.

데이터 획득부 (410) 는 움직이는 대상체를 단층 촬영하여, 대상체의 단층 데이터를 획득한다. 움직이는 대상체는 심장일 수 있다. 단층 데이터는 데이터 (raw data) 일 수 있고, 로 데이터는 엑스레이를 대상체로 조사 (projection) 하여 획득된 프로젝션 데이터 (projection data) 또는 프로젝션 데이터의 집합인 사이노그램 (sinogram) 이 될 수 있다.

획득된 단층 데이터는 심전도 게이팅 (ECG gating) 된 로 데이터일 수 있다.

영상 복원부 (420) 는 획득된 단층 데이터를 기초로, 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 이전영상을 복원한다. 여기서, 이전영상은 2차원 CT 영상 또는 3차원 CT 영상이 될 수 있다.

영상 복원부 (420) 는 복원된 복수의 이전영상 내에서 제1 영역을 투영 (projection) 하여, 제1 데이터를 생성한다.

이에 제한되지 않고, 복수의 이전영상에서 제1 영역은 다양한 방법에 기초하여 결정될 수 있다.

복수의 이전영상 내에서 제1 영역이 투영됨으로써, 제1 데이터가 생성된다. 여기서, 제1 데이터는 제1 영역에 대응되는 사이노그램일 수 있다. 즉, 제1 데이터는 복수의 이전영상 내에서 제1 영역이 순방향 투영 (forward projection) 되어 예측되는 사이노그램일 수 있다.

영상 복원부 (420) 는, 획득된 단층 데이터와 생성된 제1 데이터를 기초로 제1 영상을 복원한다.

단층 데이터는 풀셋의 로 데이터 또는, 복수의 시점에 각각 대응하여 획득된 복수의 로 데이터셋일 수 있다. 단층 데이터 및 제1 데이터는 모두 사이노그램일 수 있다.

따라서, 사이노그램인 단층 데이터 및 제1 데이터 간의 차 (subtraction) 는, 복수의 이전영상에서 제1 영역을 제외한 나머지 영역에 대응되는 사이노그램에 해당한다. 즉, 단층 데이터 및 제1 데이터 간의 차는, 후술하는 제2 영역에 대응되는 사이노그램에 해당할 수 있다.

복수의 이전영상에서 제1 영역을 제외한 나머지 영역에 대응되는 사이노그램은, 게이팅 (gating) 될 필요가 없으므로, 해당 사이노그램이 제1 영상으로 복원될 경우, 제1 영상은 움직임 아티팩트가 저감되는 효과가 있다.

영상 복원부 (420) 는, 단층 데이터 및 제1 데이터 간의 차를 기초로, 제1 영상을 복원할 수 있다.

영상 복원부 (420) 는, 복원된 제1 영상 내에서 제2 영역을 투영하여 제2 데이터를 생성한다.

영상 복원부 (420) 는 제1 영상 내에서 제2 영역을 투영하여, 제2 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 제2 영역은 각 이전영상에서 제1 영역을 제외한 나머지 영역일 수 있다. 나아가, 제2 영역은 제1 영역과 서로 중첩되지 않을 수 있다.

제1 영상 내에서 제2 영역이 투영됨으로써, 제2 데이터가 생성된다. 여기서, 제2 데이터는 제2 영역에 대응되는 사이노그램일 수 있다. 즉, 제2 데이터는 제1 영상 내에서 제2 영역이 순방향 투영되어 예측되는 사이노그램일 수 있다.

영상 복원부 (420) 는, 획득된 단층 데이터와 생성된 제2 데이터를 기초로, 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 제2 영상을 복원한다.

여기서, 획득된 단층 데이터는 풀셋의 로 데이터 또는, 복수의 시점에 각각 대응하여 획득된 복수의 로 데이터셋일 수 있다. 단층 데이터 및 제2 데이터는 모두 사이노그램일 수 있다.

따라서, 사이노그램인 단층 데이터 및 제2 데이터 간의 차 (subtraction) 는, 제1 영상에서 제2 영역을 제외한 나머지 영역에 대응되는 사이노그램에 해당한다. 즉, 단층 데이터 및 제2 데이터 간의 차는, 제1 영역에 대응되는 사이노그램에 해당할 수 있다.

영상 복원부 (420) 는 단층 데이터 및 제2 데이터 간의 차를 기초로, 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 제2 영상을 복원할 수 있다.

제2 영상의 복원은 이전영상의 전체영역을 복원할 때보다 더 적은 시간이 소요될 수 있다. 따라서, 복원된 복수의 제2 영상을 기초로, 다시 제1 영역 및 제2 영역을 투영하여 복수의 영상을 복원할 경우, 이전 단계에서 복원된 영상보다 제2 영역에 대하여 블러링이나 움직임 아티팩트가 저감될 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단층 촬영 장치를 나타내는 블록도이다.

도 8을 참조하면, 단층 촬영 장치 (400) 은 도 7에서 전술된 데이터 획득부 (410) 및 영상 복원부 (420) 뿐만 아니라, 갠트리 (430), 디스플레이부 (440), 사용자 인터페이스부 (450), 저장부 (460), 및 통신부 (470) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

단층 촬영 장치 (400) 에 포함되는 갠트리 (430), 디스플레이 부 (440), 사용자 인터페이스 부 (450), 저장부 (460) 및 통신부 (470) 는 각각 도 4에 도시된 CT 시스템 (100) 의 디스플레이 부 (130), 갠트리 (102), 입력부 (128), 저장부 (124) 및 통신부 (132) 와 그 동작 및 구성이 동일하므로, 도 4에서와 중복되는 설명은 생략한다.

데이터 획득부 (410) 는 움직이는 대상체를 CT 촬영하여, 대상체의 단층 데이터를 획득한다. 단층 데이터는 로 데이터로서, 엑스레이를 대상체로 조사 (projection) 하여 획득된 프로젝션 데이터 (projection data) 또는 프로젝션 데이터의 집합인 사이노그램 (sinogram) 이 될 수 있다. 로 데이터는 갠트리 (430) 에서 획득될 수 있다. 또한, 로 데이터는 외부의 CT 시스템 (미도시) 에서 획득되어 통신부 (470) 를 통하여 수신될 수도 있다.

영상 복원부 (420) 는 획득된 단층 데이터를 기초로, 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 이전영상을 복원한다. 여기서, 이전영상은 2차원 CT 영상 또는 3차원 CT 영상이 될 수 있다.

영상 복원부 (420) 는 복원된 복수의 이전영상 내에서 제1 영역을 투영 (projection) 하여, 제1 데이터를 생성하고, 획득된 단층 데이터와 생성된 제1 데이터를 기초로 제1 영상을 복원한다. 이때, 영상 복원부 (420) 는, 단층 데이터 및 제1 데이터 간의 차를 기초로, 제1 영상을 복원할 수 있다.

영상 복원부 (420) 는, 복원된 제1 영상 내에서 제2 영역을 투영하여 제2 데이터를 생성한다. 이때, 영상 복원부 (420) 는 제1 영상 내에서 제2 영역을 투영하여, 제2 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 제2 영역은 각 이전영상에서 제1 영역을 제외한 나머지 영역일 수 있다. 나아가, 제2 영역은 제1 영역과 서로 중첩되지 않을 수 있다.

영상 복원부 (420) 는, 획득된 단층 데이터와 생성된 제2 데이터를 기초로, 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 제2 영상을 복원한다. 이때, 영상 복원부 (420) 는 단층 데이터 및 제2 데이터 간의 차를 기초로, 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 제2 영상을 복원할 수 있다.

구체적으로, 여기서, 움직임 량은 제1 정보는 제1 영상과 제2 영상 간의 움직임 벡터장 (Motion Vector Field) 에 대응되는 값이 될 수 있다. 즉, 제1 정보는 움직임 벡터장에 대응되는 대상체의 움직임 량과 시간 간의 관계를 나타내는 정보가 될 수 있다. 제1 정보는 이하에서 도 12를 참조하여 상세히 설명한다.

또한, 구체적으로, 영상 복원부 (420) 는 제1 정보를 이용하여 제3 시점에 대응되어 예측된 정보와 제3 시점에서 측정된 정보를 비교하고, 비교된 차이값이 작아지도록 제1 정보를 수정할 수 있다. 영상 복원부 (420) 의 제1 정보 수정 동작은 이하에서 도 16 및 도 17을 참조하여 상세히 설명한다.

디스플레이 부 (440) 는 소정 화면을 디스플레이한다. 구체적으로, 디스플레이 부 (440) 는 CT 촬영을 진행하는데 필요한 사용자 인터페이스 화면 또는 복원된 CT 영상 등을 디스플레이 할 수 있다. 디스플레이 부 (440) 에서 디스플레이되는 화면은 이하에서 도 18 내지 도 20을 참조하여 상세히 설명한다.

갠트리 (430) 는 X-ray 생성부 (도 4의 106), X-ray 검출부 (도 4의 108), 및 데이터 획득 회로 (도 4의 116) 를 포함한다. 갠트리 (430) 는 대상체로 엑스레이를 조사하고, 대상체를 투과한 엑스레이를 감지하며, 감지된 엑스레이에 대응되는 로 데이터 (raw data) 를 생성한다.

구체적으로, X-ray 생성부 (106) 는 엑스레이 (X-ray) 를 생성한다. 그리고, X-ray 생성부 (106) 는 대상체를 중심으로 회전하며, 대상체로 엑스레이를 조사한다. 그러면, X-ray 검출부 (108) 는 대상체를 통과한 엑스레이를 감지한다. 그리고, 데이터 획득 회로 (116) 는 감지된 엑스레이에 대응되는 로 데이터를 생성한다. 여기서, 로 데이터는 방사선을 대상체로 조사 (projection) 하여 획득된 프로젝션 데이터 (projection data) 또는 프로젝션 데이터의 집합인 사이노그램 (sinogram) 이 될 수 있다.

이하에서는, X-ray 생성부 (106) 가 반바퀴 회전하여 획득된 로 데이터를 이용하여 하나의 단면 CT 영상을 복원하는 것을 절반 복원 (half reconstruction) 방식이라 하고, X-ray 생성부 (106) 가 한바퀴 회전하여 획득된 로 데이터를 이용하여 하나의 단면 CT 영상을 복원하는 것을 전체 복원 (full reconstruction) 방식이라 한다. 또한, 이하에서는, 하나의 단면 CT 영상을 복원하는데 필요한 로 데이터를 획득하기 위해서, X-ray 생성부 (106) 가 회전하는 시간 또는 각도 (또는 위상) 를 '한주기'라 한다. 예를 들어, 절반 복원 방식에서는 한 주기가 180 도 이상이 되며, 전체 복원 방식에서는 한 주기가 360도 이상이 된다. 예를 들어, 절반 복원 방식에서 한주기 각도 구간은 180 도에 팬 각도 (fan angle) 를 추가하여 대략 180+60=240 도 내지 180+120=300도가 될 수 있으며, 전체 복원에서 한주기 각도 구간은 360도에 팬 각도를 추가하여 대략 360+60=420 도가 될 수 있다.

또한, 한주기 미만의 각도 구간에서 획득된 로 데이터를 이용하여 CT 영상을 복원하는 것을 부분 각도 복원 (PAR: partial angle reconstruction) 방식이라 한다.

본 발명의 실시예에 따른 단층 촬영 장치 (400) 에서는 부분 각도 복원 (PAR: partial angle reconstruction) 방식, 전체 복원 (full reconstruction) 방식 및 절반 복원 (half reconstruction) 방식 모두에 적용될 수 있다.

구체적으로, 갠트리 (430) 는 절반 복원 방식, 전체 복원 방식, 및 부분 각도 복원 방식 중 적어도 하나의 방식으로 CT 촬영을 수행하여 로 데이터를 획득할 수 있다. 데이터 획득부 (610) 는 갠트리 (430) 또는 외부적으로 연결되는 CT 시스템에서 전송되는 로 데이터를 이용하여, 제1 영상 및 제2 영상을 복원 (reconstruction) 한다.

사용자 인터페이스 부 (450) 는 사용자로부터 소정 명령 또는 데이터를 입력받기 위한 사용자 인터페이스 화면을 생성 및 출력하며, 사용자 인터페이스 화면을 통하여 사용자로부터 소정 명령 또는 데이터를 입력받는다. 또한, 사용자 인터페이스 부 (450) 에서 출력되는 사용자 인터페이스 화면은 디스플레이 부 (440) 로 출력된다. 그러면, 디스플레이 부 (440) 는 사용자 인터페이스 화면을 디스플레이 할 수 있다. 사용자는 디스플레이 부 (440) 를 통하여 디스플레이 되는 사용자 인터페이스 화면을 보고, 소정 정보를 인식할 수 있으며, 소정 명령 또는 데이터를 입력할 수 있다.

예를 들어, 사용자 인터페이스 부 (450) 는 마우스, 키보드, 또는 소정 데이터 입력을 위한 하드 키들을 포함하는 입력 장치 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 사용자 인터페이스 부 (450) 에 포함되는 마우스, 키보드, 또는 기타 입력 장치 중 적어도 하나를 조작하여, 소정 데이터 또는 명령을 입력할 수 있다.

또한, 사용자 인터페이스 부 (450) 는 터치 패드로 형성될 수 있다. 구체적으로, 사용자 인터페이스 부 (450) 는 디스플레이 부 (440) 에 포함되는 디스플레이 패널 (display panel) (미도시) 과 결합되는 터치 패드 (touch pad) (미도시) 를 포함하여, 디스플레이 패널 상으로 사용자 인터페이스 화면을 출력한다. 그리고, 사용자 인터페이스 화면을 통하여 소정 명령이 입력되면, 터치 패드에서 이를 감지하여, 사용자가 입력한 소정 명령을 인식할 수 있다.

구체적으로, 사용자 인터페이스 부 (450) 가 터치 패드로 형성되는 경우, 사용자가 사용자 인터페이스 화면의 소정 지점을 터치하면, 사용자 인터페이스 부 (450) 는 터치된 지점을 감지한다. 그리고, 감지된 정보를 영상 복원부 (620) 로 전송할 수 있다. 그러면, 영상 복원부 (420) 는 감지된 지점에 표시된 메뉴에 대응되는 사용자의 요청 또는 명령을 인식하며, 인식된 요청 또는 명령을 반영하여 CT 영상 복원 동작을 수행할 수 있다.

저장부 (460) 는 CT 촬영에 따라서 획득되는 데이터를 저장할 수 있다. 구체적으로, 로 데이터인 프로젝션 데이터 및 사이노그램 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 또한, 저장부 (460) 는 CT 영상의 복원에 필요한 각종 데이터, 프로그램 등을 저장할 수 있으며, 최종적으로 복원된 CT 영상을 저장할 수 있다.

또한, 저장부 (460) 는 플래시 메모리 타입 (flash memory type), 하드디스크 타입 (hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입 (multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리 (SD, XD 메모리 등), 램 (RAM; Random Access Memory) SRAM (Static Random Access Memory), 롬 (ROM; Read-Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory) 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

통신부 (470) 는 외부 디바이스 (미도시), 외부 의료 장치 (미도시) 등과의 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신부 (470) 는 외부의 CT 시스템 (미도시) 또는 단층 촬영 장치 (미도시) 와 연결되어, 제1 영상 및 제2 영상을 수신할 수 있다. 또는 제1 영상 및 제2 영상을 복원하기 위한 로 데이터를 수신할 수 있다. 이 경우, 데이터 획득부 (410) 는 통신부 (470) 를 통하여 전송되는 제1 영상 및 제2 영상 또는 제1 영상 및 제2 영상을 복원하기 위한 로 데이터를 전송받고, 전송된 데이터에 근거하여 제1 영상 및 제2 영상을 복원할 수 있다.

전술한 바와 같이, 심장과 같이 대상체가 빠르게 움직이는 경우, 복원된 CT 영상 내에 움직임 아티팩트 (motion artifact) 가 발생한다. 복원된 CT 영상 내에서 움직임 아티팩트를 저감하여 화질을 높일 수 있는 단층 촬영 장치 (400) 의 동작을 이하에서 상세히 설명한다.

도 9는 일 실시예에 따른, 단층 영상 복원 방법의 흐름도이다.

설명의 편의상, 도 10a, 도 10b, 및 도 10c를 참조하여 설명한다.

도 10a는 일 실시예에 따른, 복수의 이전영상 (prior image) 의 복원을 설명하기 위한 도면이다.

도 10b는 일 실시예에 따른, 제1 영상의 복원을 설명하기 위한 도면이다.

도 10c는 일 실시예에 따른, 복수의 제2 영상의 복원을 설명하기 위한 도면이다.

단계 S100에서, 단층 촬영 장치 (400) 는 움직이는 대상체를 단층 촬영하여, 대상체의 단층 데이터를 획득한다.

움직이는 대상체는 심장일 수 있다.

단층 데이터는 로 데이터 (raw data) 일 수 있고, 로 데이터는 엑스레이를 대상체로 조사 (projection) 하여 획득된 프로젝션 데이터 (projection data) 또는 프로젝션 데이터의 집합인 사이노그램 (sinogram) 이 될 수 있다.

단계 S110에서 단층 촬영 장치 (400) 는, 단계 S100에서 획득된 단층 데이터를 기초로, 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 이전영상을 복원한다.

획득된 단층 데이터는 심전도 게이팅 (ECG gating) 된 로 데이터일 수 있다.

도 10a를 참조하면, 단층 촬영 장치 (400) 는 복수의 시점들 (T1, T2, …, Tn) 각각에 대응하여 복수의 로 데이터셋 (D1, D2, …, Dn) 을 획득하고, 획득된 복수의 로 데이터 셋 (D1, D2, …, Dn) 을 기초로, 복수의 시점 (T1, T2, …, Tn) 각각에 대응하는 복수의 이전영상 (PI1, PI2, …, PIn) 을 복원할 수 있다. 여기서, 로 데이터 셋 (D1, D2, …, Dn) 각각은 사이노그램일 수 있다.

예를 들어, 심장의 박동 주기가 일정한 사람의 경우, 프로스펙티브 (prospective) 모드를 적용하여 규칙적으로 심전도 신호가 게이팅될 수 있다. 프로스펙티브 모드가 적용되는 경우, 심전도 신호의 R 피크들로부터 소정의 간격만큼 떨어진 시점들 (T1, T2, …, Tn) 에서 소정의 구간들이 자동적으로 선택된다. 그리고, 소정 구간들에서 엑스레이가 대상체로 인가되어, 복수의 로 데이터셋 (D1, D2, …, Dn) 이 획득된다. 소정의 구간들에서 획득된 복수의 로 데이터셋 (D1, D2, …, Dn) 을 이용하여, 심전도 신호의 R 피크들로부터 소정의 간격만큼 떨어진 시점들에서의 이전영상 (PI1, PI2, …, PIn) 이 복원될 수 있다.

예를 들어, 부정맥 환자와 같이 심장의 박동 주기가 일정하지 않은 경우, 심장 박동 주기의 규칙성이 떨어져서, 프로스펙티브 모드에서와 같이 일률적으로 주기 검출을 할 수가 없다. 이러한 경우, 레트로스펙티브 (retrospective) 모드에서 불규칙적으로 심전도 신호가 게이팅된다.

도 10a를 참조하면, 레트로스펙티브 모드가 적용되는 경우, 심전도 신호의 모든 주기에서 또는 연속되는 일정 범위의 구간에서 대상체로 엑스레이가 조사되어 풀셋의 로 데이터 (FD) 가 획득된 후, 이전영상 복원을 위한 시점들 (T1, T2, …, Tn) 이 선택된다. 즉, 레트로스펙티브 모드에서는, 영상 복원에 이용될 시점들 (T1, T2, …, Tn) 이 개별적으로 설정되어, 시점들 (T1, T2, …, T3) 에서 각각에 대응하여 획득된 로 데이터셋들 (D1, D2,…, Dn) 을 이용하여, 시점들 (T1, T2, …, Tn) 에 각각 대응하는 이전영상들 (PI1, PI2, …, PIn) 복원될 수 있다.

단층 촬영 장치 (400) 는 획득된 단층 데이터를 기초로, 복수의 시점 (T1, T2, …, Tn) 에 각각 대응하는 복수의 이전영상 (PI1, PI2, …, PIn) 을 복원한다.

여기서, 단층 데이터는 풀셋의 로 데이터 (FD) 일 수 있다. 단층 촬영 장치 (400) 는 풀셋의 로 데이터 (FD) 를 획득한 후, 획득된 풀셋의 로 데이터 (FD) 로부터 복수의 시점 (T1, T2, …, Tn) 에 각각 대응하는 복수의 로 데이터 셋 (D1, D2, …, Dn) 을 추출하고, 추출된 로 데이터 셋 (D1, D2, …, Dn) 에 기초하여, 이전영상 (PI1, PI2, …, PIn) 을 복원할 수 있다.

여기서, 단층 데이터는 복수의 시점 (T1, T2, …, Tn) 에 각각 대응하여 획득된 복수의 로 데이터셋 (D1, D2, …, Dn) 일 수 있다. 단층 촬영 장치 (400) 는 복수의 시점 (T1, T2, …, Tn) 에 각각 대응하여 획득된 복수의 로 데이터셋 (D1, D2, …, Dn) 을 기초로, 복수의 시점 (T1, T2, …, Tn) 에 각각 대응하는 복수의 이전영상 (PI1, PI2, …, PIn) 을 복원할 수도 있다.

단계 S120에서, 단층 촬영 장치 (400) 는 단계 S110에서 복원된 각각의 복수의 이전영상 내에서 제1 영역을 투영하여 제1 데이터를 생성한다.

도 10b를 참조하면, 단층 촬영 장치 (400) 는 복원된 복수의 이전영상 (PI1, PI2, …, PIn) 내에서 제1 영역 (A1, A2, …, An) 을 투영 (projection) 하여, 제1 데이터 (D1*, D2*, …, Dn*) 를 생성할 수 있다. 여기서, 제1 영역 (A1, A2, …, An) 각각의 크기 및 모양은 서로 동일할 수 있다. 나아가, 제1 영역 (A1, A2, …, An) 은 이전영상에서 움직이는 대상체에 대응되는 영역을 포함할 수 있다. 여기서, 움직이는 대상체는 심장일 수 있다.

도 10b에 도시된 바와 같이, 제1 영역 (A1, A2, …, An) 은 각각, 수축 및 이완을 반복하는 심장에 대응되는 영역들을 포함할 수 있다.

일 실시예에서 제1 영역 (A1, A2, …, An) 은 사용자의 입력에 기초하여 선택되도록 구현될 수 있으나, 복수의 이전영상 (PI1, PI2, …, PIn) 각각에서 실질적으로 동일한 모양과 크기를 갖는 폐곡선 (closed curve) 이 제1 영역 (A1, A2, …, An) 으로 결정되도록 구현될 수도 있다. 여기서, 폐곡선은 움직이는 대상체에 대응되는 영역을 포함하고, 대상체의 움직임이 미리 결정된 범위보다 큰 경우에 움직이는 대상체에 대응되는 영역인 것으로 결정될 수 있다. 대상체의 움직임의 크기는, 각 단층 영상에 포함되는 대상체의 동일 부위를 나타내는 지점들을 비교함으로써, 판단될 수 있다. 비교되는 지점들의 위치 차이 및 방향 차이는, 움직임 벡터 (motion vector) 로서 표현될 수도 있다.

이에 제한되지 않고, 복수의 이전영상 (PI1, PI2, …, PIn) 에서 제1 영역 (A1, A2, …, An) 은 다양한 방법에 기초하여 결정될 수 있다.

복수의 이전영상 (PI1, PI2, …, PIn) 내에서 제1 영역 (A1, A2, …, An) 이 투영됨으로써, 제1 데이터 (D1*, D2*, …, Dn*) 가 생성된다. 여기서, 제1 데이터 (D1*, D2*, …, Dn*) 는 제1 영역 (A1, A2, …, An) 에 대응되는 사이노그램일 수 있다. 즉, 제1 데이터 (D1*, D2*, …, Dn*) 는 복수의 이전영상 (PI1, PI2, …, PIn) 내에서 제1 영역 (A1, A2, …, An) 이 순방향 투영 (forward projection) 되어 예측되는 사이노그램일 수 있다.

단계 S130에서, 단층 촬영 장치 (400) 는, 단계 S100에서 획득된 단층 데이터와 단계 S120에서 생성된 제1 데이터를 기초로 제1 영상을 복원한다.

도 10a 및 도 10b를 참조하면, 단층 데이터는 풀셋의 로 데이터 (FD) 또는, 복수의 시점 (T1, T2, …, Tn) 에 각각 대응하여 획득된 복수의 로 데이터셋 (D1, D2, …, Dn) 일 수 있다.

단층 데이터 (FD 또는 D1, D2, …, Dn) 및 제1 데이터 (D1*, D2*, …, Dn*) 는 모두 사이노그램일 수 있다.

따라서, 사이노그램인 단층 데이터 (FD 또는 D1, D2, …, Dn) 및 제1 데이터 (D1*, D2*, …, Dn*) 간의 차는, 복수의 이전영상 (PI1, PI2, …, PIn) 에서 제1 영역 (A1, A2, …, An) 을 제외한 나머지 영역에 대응되는 사이노그램에 해당한다. 즉, 단층 데이터 (FD 또는 D1, D2, …, Dn) 및 제1 데이터 (D1*, D2*, …, Dn*) 간의 차는, 후술하는 제2 영역 (A) 에 대응되는 사이노그램에 해당할 수 있다.

복수의 이전영상 (PI1, PI2, …, PIn) 에서 제1 영역 (A1, A2, …, An) 을 제외한 나머지 영역에 대응되는 사이노그램은, 게이팅 (gating) 될 필요가 없으므로, 해당 사이노그램이 제1 영상 (I) 으로 복원될 경우, 제1 영상 (I) 은 움직임 아티팩트가 저감된 단층 영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.

단층 촬영 장치 (400) 는 단층 데이터 (FD 또는 D1, D2, …, Dn) 및 제1 데이터 (D1*, D2*, …, Dn*) 간의 차를 기초로, 제1 영상 (I) 을 복원할 수 있다.

도 10b에 도시된 바와 같이, 복원된 제1 영상 (I) 은, 복수의 이전영상 (PI1, PI2, …, PIn) 내에서 움직이는 대상체가 포함된 제1 영역 (A1, A2, …, An) 을 제외한 나머지 영역에 대응된다.

전술된 바와 같이, 제1 영상 (I) 은, 복수의 이전영상 (PI1, PI2, …, PIn) 에서 제1 영역 (A1, A2, …, An) 을 제외한 나머지 영역에 대응되는 사이노그램이, 게이팅을 거치지 않고 복원된 것이므로, 제1 영상 (I) 은 이전영상 (PI1, PI2, …, PIn) 에 비하여 움직임 아티팩트가 저감될 수 있다.

단계 S140에서, 단층 촬영 장치 (400) 는, 단계 S130에서 복원된 제1 영상 내에서 제2 영역을 투영하여 제2 데이터를 생성한다.

단층 촬영 장치 (400) 는 제1 영상 (I) 내에서 제2 영역 (A) 을 투영하여, 제2 데이터 (D*) 를 생성할 수 있다. 여기서, 제2 영역 (A) 은 각 이전영상 (PI1, PI2, …, PIn) 에서 제1 영역 (A1, A2, …, An) 을 제외한 나머지 영역일 수 있다. 나아가, 제2 영역 (D*) 은 제1 영역 (A1, A2, …, An) 과 서로 중첩되지 않을 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제1 영상 (I) 내에서 제2 영역 (A) 은 사용자의 입력에 기초하여 선택되도록 구현될 수 있으나, 전술된 제1 영역을 제외한 나머지 영역이 제2 영역 (A) 으로 선택되도록 구현될 수도 있다.

이에 제한되지 않고, 제1 영상 (I) 내에서 제2 영역 (A) 은 다양한 방법에 기초하여 결정될 수 있다.

제1 영상 (I) 내에서 제2 영역 (A) 이 투영됨으로써, 제2 데이터 (D*) 가 생성된다. 여기서, 제2 데이터 (D*) 는 제2 영역 (A) 에 대응되는 사이노그램일 수 있다. 즉, 제2 데이터 (D*) 는 제1 영상 (I) 내에서 제2 영역 (A) 이 순방향 투영되어 예측되는 사이노그램일 수 있다.

단계 S150에서, 단층 촬영 장치 (400) 는, 단계 S100에서 획득된 단층 데이터와 단계 S140에서 생성된 제2 데이터를 기초로, 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 제2 영상을 복원한다.

여기서, 획득된 단층 데이터는 풀셋의 로 데이터 (FD) 또는, 복수의 시점 (T1, T2, …, Tn) 에 각각 대응하여 획득된 복수의 로 데이터셋 (D1, D2, …, Dn) 일 수 있다.

단층 데이터 (FD 또는 D1, D2, …, Dn) 및 제2 데이터 (D*) 는 모두 사이노그램일 수 있다.

따라서, 사이노그램인 단층 데이터 (FD 또는 D1, D2, …, Dn) 및 제2 데이터 (D*) 간의 차는, 제1 영상 (I) 에서 제2 영역 (A) 을 제외한 나머지 영역에 대응되는 사이노그램에 해당한다. 즉, 단층 데이터 (FD 또는 D1, D2, …, Dn) 및 제2 데이터 (D*) 간의 차는, 제1 영역 (A1, A2, …, An) 에 대응되는 사이노그램에 해당할 수 있다.

단층 촬영 장치 (400) 는 단층 데이터 (FD 또는 D1, D2, …, Dn) 및 제2 데이터 (D*) 간의 차를 기초로, 복수의 시점 (T1, T2, …, Tn) 에 각각 대응하는 복수의 제2 영상 (I1, I2, …, In) 을 복원할 수 있다.

제2 영상 (I1, I2, …, In) 복원을 위한 시점들 (T1, T2, …, Tn) 이 선택되거나 단계 S100에서 이미 선택된 경우, 각 시점들 (T1, T2, …, Tn) 에 각각 대응하는 제2 영상들 (I1, I2, …, In) 이 복원될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 단층 데이터 (FD 또는 D1, D2, …, Dn) 및 제2 데이터 (D*) 간의 차로부터, 복수의 시점 (T1, T2, …, Tn) 에 각각 대응하는 복수의 데이터 셋 (미도시) 을 추출하고, 추출된 데이터 셋 (미도시) 에 기초하여, 제2 영상 (I1, I2, …, In) 을 복원할 수 있다.

제2 영상 (I1, I2, …, In) 의 복원은 이전영상의 전체영역을 복원할 때보다 더 적은 시간이 소요될 수 있다. 따라서, 복원된 복수의 제2 영상 (I1, I2, …, In) 을 기초로, 다시 제1 영역 및 제2 영역을 투영하여 복수의 영상을 복원할 경우, 이전 단계에서 복원된 영상보다 제2 영역에 대하여 블러링이나 움직임 아티팩트가 저감될 수 있다.

도 11a는 실측 자료 (ground truth) 에 따른, 흉부에 대한 단층 영상들이다.

구체적으로, 실측 자료에 따른, 흉부의 수평면에 대한 단층 영상 (1001), 흉부의 관상면에 대한 단층 영상 (1002), 및 흉부의 시상면에 대한 단층 영상 (1003) 이다.

실측자료에 따른, 단층 영상들 (1001, 1002, 1003) 에서는 경계나 내부에서 블러링이나 움직임 아티팩트가 거의 관찰되지 않는다.

도 11b는 도 11a의 단층 영상에서 제1 영역에 대해 확대한 도면이다.

도 11b를 참조하면, 실측 자료에 따른, 흉부에 대한 단층 영상들 (1001, 1002, 1003) 에서 제1 영역에 대해 확대한 영상들 (1011, 1012, 1013) 이다. 제1 영역에 대해 확대한 영상들 (1011, 1012, 1013) 에서는, 심장의 수축과 이완에 따른 움직임에 의한 움직임 아티팩트나 블러링이 거의 관찰되지 않는다.

도 11c는 종래의 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된, 흉부에 대한 단층 영상들이다.

구체적으로, 종래의 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된, 흉부의 수평면에 대한 단층 영상 (1021), 흉부의 관상면에 대한 단층 영상 (1022), 및 흉부의 시상면에 대한 단층 영상 (1023) 이다.

종래의 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된, 흉부에 대한 단층 영상들 (1021, 1022, 1023) 에서는, 경계나 내부에서 블러링이나 움직임 아티팩트가 자료 (ground truth) 에 따른, 흉부에 대한 단층 영상들보다 더 많이 관찰된다.

도 11d는 도 11c의 단층 영상들에서 제1 영역에 대해 확대한 도면이다.

도 11d를 참조하면, 종래의 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된, 흉부에 대한 단층 영상들 (1021, 1022, 1023) 에서 제1 영역에 대해 확대한 영상들 (1031, 1032, 1033) 이다. 제1 영역에 대해 확대한 영상들 (1031, 1032, 1033) 에서는, 심장의 수축과 이완에 따른 움직임에 의한 움직임 아티팩트나 블러링이, 실측 자료에 따른, 제1 영역에 대해 확대한 영상들 (1011, 1012, 1013) 보다 더 많이 관찰된다.

도 11e는 일 실시예에 따른, 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된, 흉부에 대한 제1 영상들이다.

도 11e에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른, 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된 제1 영상들 (1041, 1042, 1043) 은 움직이는 대상체, 즉, 심장을 포함하는 제1 영역을 제외한 제2 영역들이 복원된 영상들이다.

도 11c의 종래의 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된 단층 영상들 (1021, 1022, 1023) 과 비교하면, 심장을 제외한 제2 영역, 즉, 움직임이 비교적 적은 영역에 있어서, 일 실시예에 따른 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된 제1 영상들 (1041, 1042, 1043) 은, 종래의 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된 단층 영상들 (1021, 1022, 1023) 보다, 움직이는 대상체에 의한 움직임 아티팩트나 블러링이 더 저감되어 뚜렷하게 보인다.

도 11f 및 도 11g는 일 실시예에 따른, 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된, 흉부에 대한 제2 영상들이다.

도 11f 및 도 11g에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른, 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된 제2 영상들 (1051, 1052, 1053, 1061, 1062, 1063) 은 움직이는 대상체, 즉, 심장을 포함하는 제1 영역들이 복원된 영상들이다. 도 11f는 심장의 최대 이완기에서의 단층 영상들 (1051, 1052, 1053) 을 도시하고, 도 11g는 심장의 최대 수축기에서의 단층 영상들 (1061, 1062, 1063) 을 도시한다.

도 11d의 종래의 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된 제1 영역에 대해 확대한 영상들 (1031, 1032, 1033) 과 비교하면, 심장을 포함한 제1 영역, 즉, 움직임이 비교적 큰 영역에 있어서, 일 실시예에 따른 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된 제1 영상들 (1051, 1052, 1053, 1061, 1062, 1063) 은, 종래의 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된 단층 영상들 (1031, 1032, 1033) 보다, 움직이는 대상체에 의한 움직임 아티팩트나 블러링이 더 저감되어, 뚜렷하게 보인다.

도 12는 다른 실시예에 따른, 단층 영상 복원 방법의 흐름도이다.

단계 S200, S210, S220, S230, S240, 및 S250은 전술된 단계 S100, S110, S120, S130, S140, 및 S150과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.

단계 S260에서, 단층 촬영 장치 (400) 는 단계 S250에서 복원된 제2 영상이 미리 결정된 조건을 만족하는지 여부를 결정한다.

여기서, 미리 결정된 조건은, 단계S220에서 제1 영역을 투영하여 생성된 제1 데이터 및 단계 S240에서 제2 영역을 투영하여 생성된 제2 데이터의 합과, 단계 S200에서 획득된 단층 데이터의 차가 미리 결정된 범위보다 큰 경우일 수 있다.

즉, 단층 데이터에 기초하여 복수의 이전영상이 복원되고, 각 이전영상은 제1 영역과 제2 영역을 포함한다. 따라서, 제1 영역 및 제2 영역을 투영하여 생성된 제1 데이터 및 제2 데이터의 합이 단층 데이터와 유사할수록, 복원된 제2 영상은 움직임 아티팩트나 블러링에 따른 화질 저하가 적은 것으로 볼 수 있다.

단계 S260에서, 복원된 제2 영상이 미리 결정된 조건을 만족하는 경우, 예컨대, 제1 영역 및 제2 영역을 투영하여 생성된 제1 데이터 및 제2 데이터의 합과 단층 데이터의 차가 미리 결정된 범위보다 큰 경우, 단층 촬영 장치 (400) 는 복원된 복수의 제2영상을 이전영상으로 취급하여, 다시 단계 S220, S230, S240, 및 S250을 수행하도록 구현될 수 있다.

일 실시예에서, 복원된 복수의 제2 영상의 제1 영역 및 제2 영역을 투영하여 생성된 제1 데이터 및 제2 데이터의 합이 단계 S200에서 획득된 단층 데이터의 차가 미리 결정된 범위보다 큰 경우, 미리 결정된 조건을 만족하는 것으로 결정될 수도 있다.

미리 결정된 조건은 미리 결정된 횟수일 수도 있다. 예컨대, 제2 영상의 복원 횟수가 미리 결정된 횟수에 도달할 때까지, 제2 영상이 계속하여 복원되도록 구현될 수도 있다.

제2 영상이 반복적으로 재복원됨에 따라, 움직임 아티팩트나 블러링이 저감되는 효과가 있다.

제2 영상이 재복원되는 과정에서, 제1 영상의 화질 역시 개선되는 효과가 있다.

도 13은 일 실시예에 따른, 단층 영상 보정 방법의 흐름도이다.

단계 S300에서, 단층 촬영 장치 (400) 는 대상체의 움직임에 기초하여, 복원된 복수의 제2 영상 중 적어도 하나를 보정할 수 있다. 단계 S300은 구체적으로, 단계 S310, S320, 및 S330을 포함할 수 있다.

전술된 바와 같이, 복수의 제2 영상은 제2 데이터를 기초로, 복수의 시점에 각각 대응하여 획득된 복수의 데이터셋을 기초로 복원될 수 있다. 여기서, 데이터셋은 사이노그램일 수 있다.

구체적으로, 단층 데이터 및 제2 데이터 간의 차로부터, 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 데이터 셋이 추출되고, 추출된 데이터 셋에 기초하여, 복수의 제2 영상이 복원될 수 있다.

단계 S310에서, 단층 촬영 장치 (400) 는 복수의 데이터셋 중에서 2개의 데이터셋을 결정한다. 구체적으로, 단층 촬영 장치 (400) 는 미리 결정된 기준에 기초하여, 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 데이터셋 중에서 2개의 시점에 각각 대응하는 2개의 데이터셋을 결정한다.

여기서, 미리 결정된 기준은 대상체의 움직임 량일 수 있다. 구체적으로, 2개의 데이터셋에 포함되는 대상체의 움직임 량을 계산한 후, 비교하여 복수의 데이터셋 중에서 대상체의 움직임 량이 비교적 작은 2개의 데이터셋이 결정될 수 있다.

2개의 데이터셋에 포함되는 대상체의 동일 부위를 나타내는 지점들을 비교하여, 비교된 지점들의 위치 차이 및 방향을 나타내는 움직임 벡터 (motion vector) 를 구할 수 있고, 움직임 벡터가 대상체의 움직임 량으로 이용될 수 있다.

복수의 데이터셋 중에서 대상체의 움직임 량이 가장 작은 2개의 데이터셋이 결정되도록 구현될 수 있다.

단계 S320에서, 단층 촬영 장치 (400) 는 단계 S310에서 결정된 2개의 데이터셋에 기초하여, 모션정보를 획득한다.

예를 들어, 복수의 데이터셋 중에서 대상체의 움직임이 가장 적은 2개의 데이터셋이 결정된 경우, 대상체의 크기, 위치, 등의 변화가 가장 작다. 따라서, 복수의 데이터셋 중에서 대상체의 움직임이 가장 적은 2개의 데이터셋에 기초하여 획득된 모션정보는, 움직이는 대상체에 의한 오차가 가장 작은 것으로 가정할 수 있다.

단계 S330에서, 단층 촬영 장치 (400) 는 단계 S320에서 획득된 모션정보에 기초하여, 복수의 제2 영상 중 하나를 보정한다.

복수의 데이터셋은 각각 복수의 시점과 대응되고, 단계 S410에서 결정된 2개의 데이터셋은 복수의 시점 중 2개의 서로 다른 시점과 대응된다. 여기서, 복수의 제2 영상 중 보정되는 하나는, 단계 S410에서 결정된 2개의 데이터셋 사이의 시점에 대응되는 데이터셋에 기초하여 복원되는 영상일 수 있다.

전술된 바와 같이, 복수의 데이터셋 중 대상체의 움직임이 가장 적은 2개의 데이터셋이 결정될 수 있고, 결정된 2개의 데이터셋에 기초하여 획득된 모션정보는, 움직이는 대상체에 의한 오차가 가장 작은 것으로 볼 수 있다.

따라서, 단층 촬영 장치 (400) 는 결정된 2개의 데이터셋 사이의 시점에 대응되는 제2 영상을, 획득된 모션정보를 이용하여 보정할 수 있다. 결정된 2개의 데이터셋과 획득된 모션정보를 이용하여, 2개의 데이터셋 사이 시점의 데이터셋을 예상(estimate)하여, 예상된 데이터셋과 해당 시점에서의 실제 데이터셋과 비교하여 해당 시점에서의 제2 영상을 보정할 수 있다. 또는, 예상되는 데이터셋에 기초하여 제2 영상을 생성한 후, 해당 시점에서의 실제 제2 영상과 비교하고, 해당 시점에서의 실제 제2 영상을 모션정보를 이용하여 보정할 수 있다.

일 실시예에서, 단층 촬영 장치 (400) 는 결정된 2개의 데이터셋 중 하나의 데이터셋에 대응되는 제2 영상을, 획득된 모션정보를 이용하여 보정할 수도 있다. 결정된 2개의 데이터셋과 획득된 모션정보를 이용하여, 2개의 데이터셋 중 하나의 데이터셋을 예상하고, 예상된 데이터셋과 실제 해당 데이터셋과 비교하여, 해당 데이터셋에 대응되는 제2 영상을 보정할 수 있다.

일 실시예에서, 단층 촬영 장치 (400) 는 복수의 제2 영상을 보정할 수 있다. 예를 들어, 단층 촬영 장치 (400) 는 복수의 데이터셋 중에서 2개의 데이터셋을 결정하여 하나의 제2 영상을 보정한 후, 복수의 데이터셋 중에서 다른 2개의 데이터셋을 결정하여, 보정된 제2 영상과 다른 제2 영상을 보정함으로써, 복수의 제2 영상을 보정할 수 있다. 예를 들어, 단층 촬영 장치 (400) 는 복수의 데이터셋 중에서 2개의 데이터셋을 결정하여 하나의 제2 영상을 보정한 후, 2개의 데이터셋 중에서 하나의 데이터셋과, 복수의 데이터셋 중 다른 하나의 데이터셋을 결정하여 보정된 제2 영상과 다른 제2 영상을 보정함으로써, 복수의 제2 영상을 보정할 수 있다.

일 실시예에서, 단층 촬영 장치 (400) 는 복수의 제2 영상 중 하나의 제2 영상을 반복하여 보정할 수 있다. 예를 들어, 단층 촬영 장치 (400) 는 복수의 데이터셋 중에서 2개의 데이터셋을 결정하여 하나의 제2 영상을 보정한 후, 2개의 데이터셋 중 하나의 데이터셋과, 복수의 데이터셋 중 다른 하나의 데이터셋을 결정하여 보정된 제2 영상을 다시 보정함으로써, 하나의 제2 영상을 반복하여 보정할 수 있다.

전술된 하나의 제2 영상을 반복하여 보정하는 실시예와 복수의 제2 영상을 보정하는 실시예가 조합되어 구현될 수도 있다.

도 14a 및 도 14b는 일 실시예에 따른, 단층 영상 복원 방법에 따라 보정된 제2 영상들이다.

도 14a 및 도 14b는 일 실시예에 따른, 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된, 흉부에 대한 제2 영상들이다.

도 14a 및 도 14b에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른, 단층 영상 복원 방법에 따라 보정된 제2 영상들 (1071, 1072, 1073, 1081, 1082, 1083) 은 움직이는 대상체, 즉, 심장을 포함하는 제1 영역들이 복원된 영상들이다. 도 14a는 심장의 최대 이완기에서의 단층 영상들 (1071, 1072, 1073) 을 도시하고, 도 14b는 심장의 최대 수축기에서의 단층 영상들 (1081, 1082, 1083) 을 도시한다.

도 11d의 종래의 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된 제1 영역에 대해 확대한 영상들 (1031, 1032, 1033) 과 비교하면, 심장을 포함한 제1 영역, 즉, 움직임이 비교적 큰 영역에 있어서, 일 실시예에 따른 단층 영상 복원 방법에 따라 보정된 제1 영상들 (1071, 1072, 1073, 1081, 1082, 1083) 은, 종래의 단층 영상 복원 방법에 따라 복원된 단층 영상들 (1031, 1032, 1033) 보다, 움직이는 대상체에 의한 움직임 아티팩트나 블러링이 더 저감되어, 뚜렷하게 보인다.

도 15는 다른 실시예에 따른, 단층 영상 보정 방법의 흐름도이다.

단계 S400에서, 단층 촬영 장치 (400) 는 대상체의 움직임에 기초하여, 복원된 복수의 제2 영상 중 적어도 하나를 보정할 수 있다. 단계 S400은 구체적으로, 단계 S410, S420, 및 S430을 포함할 수 있다.

단계 S410에서, 단층 촬영 장치 (400) 는 복수의 제2 영상 중에서 2개의 제2 영상을 결정한다. 구체적으로, 단층 촬영 장치 (400) 는 미리 결정된 기준에 기초하여, 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 제2 영상 중에서 2개의 시점에 각각 대응하는 2개의 제2 영상을 결정한다.

여기서, 미리 결정된 기준은 대상체의 움직임 량일 수 있다. 구체적으로, 2개의 제2 영상에 포함되는 대상체의 움직임 량을 계산한 후, 비교하여 복수의 제2 영상 중에서 2개의 제2 영상이 결정될 수 있다.

2개의 제2 영상에 포함되는 대상체의 동일 부위를 나타내는 지점들을 비교하여, 비교된 지점들의 위치 차이 및 방향을 나타내는 움직임 벡터 (motion vector) 를 구할 수 있고, 움직임 벡터가 대상체의 움직임 량으로 이용될 수 있다.

복수의 제2 영상 중에서 대상체의 움직임 량이 가장 작은 2개가 2개의 제2 영상으로 결정되도록 구현될 수 있다.

단계 S420에서, 단층 촬영 장치 (400) 는 단계 S410에서 결정된 2개의 제2 영상에 기초하여, 모션정보를 획득한다.

예를 들어, 복수의 제2 영상 중에서 대상체의 움직임이 가장 적은 2개의 제2 영상이 결정된 경우, 대상체의 크기, 위치, 등의 변화가 가장 작다. 따라서, 복수의 제2 영상 중에서 대상체의 움직임이 가장 적은 2개의 제2 영상에 기초하여 획득된 모션정보는, 움직이는 대상체에 의한 오차가 가장 작은 것으로 가정할 수 있다.

단계 S430에서, 단층 촬영 장치 (400) 는 단계 S420에서 획득된 모션정보에 기초하여, 복수의 제2 영상 중 하나를 보정한다.

복수의 제2 영상은 각각 복수의 시점과 대응되고, 단계 S410에서 결정된 2개의 제2 영상은 복수의 시점 중 2개의 서로 다른 시점과 대응된다. 여기서, 복수의 제2 영상 중 보정되는 하나는, 단계 S410에서 결정된 2개의 제2 영상 사이의 시점에 대응되는 제2 영상일 수 있다.

전술된 바와 같이, 복수의 제2 영상 중 대상체의 움직임이 가장 적은 2개의 제2 영상이 결정될 수 있고, 결정된 2개의 제2 영상에 기초하여 획득된 모션정보는, 움직이는 대상체에 의한 오차가 가장 작은 것으로 볼 수 있다.

따라서, 결정된 2개의 제2 영상 사이의 시점에 대응되는 영상을, 획득된 모션정보를 이용하여 보정할 수 있다. 결정된 2개의 제2 영상과 획득된 모션정보를 이용하여, 2개의 제2 영상 사이 시점의 영상을 예상(estimate)하여 생성한 후, 해당 시점에서의 실제 영상과 비교하고, 해당 시점에서의 실제 영상을 모션정보를 이용하여 보정할 수 있다.

복수의 제2 영상 중 하나는, 단계 S410에서 결정된 2개의 제2 영상 중 하나일 수 있다. 즉, 결정된 2개의 제2 영상에 기초하여 모션정보가 획득되고, 획득된 모션정보와 가장 가까운 제2 영상이 모션정보에 기초하여 보정될 수 있다.

일 실시예에서, 단층 촬영 장치 (400) 는 결정된 2개의 제2 영상 중 하나의 제2 영상을, 획득된 모션정보를 이용하여 보정할 수도 있다. 결정된 2개의 영상과 획득된 모션정보를 이용하여, 2개의 제2 영상 중 하나의 제2 영상을 예상하고, 예상된 제2 영상과 실제 해당 제2 영상과 비교하여, 해당 제2 영상을 보정할 수 있다.

일 실시예에서, 단층 촬영 장치 (400) 는 복수의 제2 영상을 보정할 수 있다. 예를 들어, 단층 촬영 장치 (400) 는 복수의 제2 영상 중에서 2개의 제2 영상을 결정하고, 결정된 2개의 제2 영상에 기초하여 하나의 제2 영상을 보정한 후, 복수의 제2 영상 중에서 다른 2개의 영상을 결정하여 다른 제2 영상을 보정함으로써, 복수의 제2 영상을 보정할 수 있다. 예를 들어, 단층 촬영 장치 (400) 는 복수의 제2 영상 중에서 2개의 제2 영상을 결정하여 하나의 제2 영상을 보정한 후, 2개의 제2 영상 중에서 하나의 제2 영상과, 복수의 제2 영상 중 다른 하나의 제2 영상을 결정하여, 보정된 제2 영상과 다른 제2 영상을 보정함으로써, 복수의 제2 영상을 보정할 수 있다.

일 실시예에서, 단층 촬영 장치 (400) 는 복수의 제2 영상 중 하나의 제2 영상을 반복하여 보정할 수 있다. 예를 들어, 단층 촬영 장치 (400) 는 복수의 제2 영상 중에서 2개의 제2 영상을 결정하여 하나의 제2 하나의 제2 영상을 보정한 후, 2개의 제2 영상 중 하나의 제2 영상과, 복수의 제2 영상 중 다른 하나의 제2 영상을 결정하여 보정된 제2 영상을 다시 보정함으로써, 하나의 제2 영상을 반복하여 보정할 수 있다.

전술된 하나의 제2 영상을 반복하여 보정하는 실시예와 복수의 제2 영상을 보정하는 실시예가 조합되어 구현될 수도 있다.

도 16은 또 다른 실시예에 따른, 단층 영상 보정 방법의 흐름도이다.

단계 S500, S510, S520, S530, S540, S550, 및 S560은 도12에서 전술된 S200, S210, S220, S230, S240, S250, 및 S260과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.

단계 S570은 도 13에서 전술된 단계 S300 또는 도15에서 전술된 단계 S400과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.

또 다른 실시예에 따르면, 단층 촬영 장치 (400) 는 단계 S570에서 보정된 제2 영상이 미리 결정된 조건을 만족하는지 여부를 결정할 수 있다.

여기서, 미리 결정된 조건은, 단계S520에서 제1 영역을 투영하여 생성된 제1 데이터 및 단계 S540에서 제2 영역을 투영하여 생성된 제2 데이터의 합과, 단계 S500에서 획득된 단층 데이터의 차가 미리 결정된 범위보다 큰 경우일 수 있다.

일 실시예에서, 복원된 복수의 제2 영상의 제1 영역 및 제2 영역을 투영하여 생성된 제1 데이터 및 제2 데이터의 합이 단계 S500에서 획득된 단층 데이터의 차가 미리 결정된 범위보다 큰 경우, 미리 결정된 조건을 만족하는 것으로 결정될 수도 있다.

일 실시예에서, 보정된 제2 영상의 제1 영역 및 제2 영역을 투영하여 생성된 제1 데이터 및 제2 데이터의 합이 단계 S500에서 획득된 단층 데이터의 차가 미리 결정된 범위보다 큰 경우, 미리 결정된 조건을 만족하는 것으로 결정될 수도 있다.

단계 S580에서, 보정된 제2 영상이 미리 결정된 조건을 만족하는 경우, 예컨대, 보정된 제2 영상의 제1 영역 및 제2 영역을 투영하여 생성된 제1 데이터 및 제2 데이터의 합과 단층 데이터의 차가 미리 결정된 범위보다 큰 경우, 단층 촬영 장치 (400) 는 보정된 제2 영상을 이전영상으로 취급하여, 다시 단계 S520, S530, S540, 및 S550을 수행하도록 구현될 수 있다.

보정된 제2 영상을 이용하여 제1 영상을 재복원하고, 재복원된 제1 영상을 이용하여 제2 영상을 재복원함으로써, 재복원된 영상에서의 움직임 아티팩트나 블러링에 따른 화질 저하가 더욱 저감되는 효과가 있다. 즉, 재복원 또는 보정 과정을 거쳐 움직임 아티팩트나 블러링에 따른 화질 저하가 저감된 제2 영상을 이용하여 제1 영상을 재복원함으로써, 제1 영상의 복원 품질이 향상되고, 복원 품질이 향상된 제1 영상을 이용하여 제2 영상이 재복원됨으로써, 제2 영상의 복원 품질 역시 향상되는 효과가 있다.

미리 결정된 조건은 미리 결정된 횟수일 수도 있다. 예컨대, 제2 영상의 보정 횟수가 미리 결정된 횟수에 도달할 때까지, 보정된 제2 영상을 이용하여 제1 영상을 복원하고, 복원된 제1 영상을 이용하여 다시 제2 영상을 복원하고, 복원된 제2 영상 중 적어도 하나의 제2 영상을 다시 보정하도록 구현될 수도 있다.

일 실시예에서, 보정된 제2 영상이 미리 결정된 조건을 만족하는 경우, 단층 촬영 장치 (400) 는 보정된 제2 영상을 다시 보정하도록 구현될 수도 있다. 보정된 제2 영상을 반복하여 보정하는 것은 전술된 바와 실질적으로 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.

일 실시예에서, 제2 영상이 복원되는 횟수 및 복원된 제2 영상이 보정되는 횟수가 미리 결정되도록 구현될 수도 있다. 여기서, 제2 영상이 복원되는 횟수 및 보정되는 횟수는 미리 결정된 비율에 따라 결정될 수도 있다. 여기서, 복원된 제2 영상은 전술된 단계 S570 만을 거쳐 보정될 수도 있으나, 단계 S520, S530, S540, 및 S550을 모두 거쳐 보정되도록 구현될 수도 있다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체 (예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체 (예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 와 같은 저장매체를 포함한다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (27)

1. 단층 촬영 장치에 의해, 움직이는 대상체를 단층 촬영하여 상기 대상체의 단층 데이터를 획득하는 단계;
   상기 단층 촬영 장치에 의해, 상기 단층 데이터를 기초로 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 이전영상 (prior image) 을 복원 (reconstruction) 하는 단계;
   상기 단층 촬영 장치에 의해, 각각의 상기 복수의 이전영상 내에서 제1 영역을 투영 (projection) 하여 제1 데이터를 생성하는 단계;
   상기 단층 촬영 장치에 의해, 상기 단층 데이터와 상기 제1 데이터를 기초로 제1 영상을 복원하는 단계;
   상기 단층 촬영 장치에 의해, 상기 제1 영상 내에서 제2 영역을 투영하여 제2 데이터를 생성하는 단계; 및
   상기 단층 촬영 장치에 의해, 상기 단층 데이터와 상기 제2 데이터를 기초로 상기 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 제2 영상을 복원하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 영역은 각각의 상기 복수의 이전영상 내에서 상기 대상체의 움직임이 미리 결정된 범위보다 큰 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 영상은 상기 단층 데이터와 상기 제1 데이터 간의 차 (subtraction) 를 이용하여 복원되는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 영역은 상기 제1 영상 내에서 상기 대상체의 움직임이 미리 결정된 범위보다 작은 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 복수의 제2 영상은 상기 단층 데이터와 상기 제2 데이터 간의 차를 이용하여 복원되는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 복수의 이전영상보다 상기 복수의 제2 영상에서, 상기 대상체의 움직임에 따른 움직임 아티팩트 (motion artifact) 가 저감된 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 단층 촬영 장치에 의해, 상기 제1 영상 및 상기 복수의 제2 영상을 기초로 적어도 하나의 최종영상을 복원하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 단층 촬영 장치에 의해, 상기 복수의 제2 영상이 미리 결정된 조건을 만족하는지 여부를 결정하는 단계;
   상기 단층 촬영 장치에 의해, 상기 복수의 제2 영상이 상기 미리 결정된 조건을 만족하는 경우, 각각의 상기 복수의 제2 영상 내에서 상기 제1 영역을 투영하여 제3 데이터를 생성하는 단계;
   상기 단층 촬영 장치에 의해, 상기 단층 데이터와 상기 제3 데이터를 기초로 제3 영상을 복원하는 단계;
   상기 단층 촬영 장치에 의해, 상기 제3 영상 내에서 상기 제2 영역을 투영하여 제4 데이터를 생성하는 단계; 및
   상기 단층 촬영 장치에 의해, 상기 단층 데이터와 상기 제4 데이터를 기초로 상기 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 제4 영상을 복원하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 복수의 제2 영상보다 상기 복수의 제4 영상에서 상기 대상체의 움직임에 따른 움직임 아티팩트가 저감된 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 단층 촬영 장치에 의해, 상기 대상체의 움직임에 기초하여, 상기 복수의 제2 영상 중 적어도 하나를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 영상은, 상기 제2 데이터를 기초로 상기 복수의 시점에 각각 대응하여 획득된 복수의 데이터셋을 기초로 복원되고,
    상기 보정하는 단계는,
    상기 단층 촬영 장치에 의해, 미리 결정된 기준에 기초하여, 상기 복수의 시점에 각각 대응하는 상기 복수의 데이터셋 중에서 2개의 시점에 각각 대응하는 2개의 데이터셋을 결정하는 단계;
    상기 단층 촬영 장치에 의해, 상기 2개의 데이터셋에 기초하여, 상기 대상체의 움직임에 따른 모션정보를 획득하는 단계; 및
    상기 단층 촬영 장치에 의해, 상기 모션 정보에 기초하여, 상기 복수의 제2 영상 중 적어도 하나를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법.
12. 제10 항에 있어서,
    상기 보정하는 단계는,
    상기 단층 촬영 장치에 의해, 미리 결정된 기준에 기초하여, 상기 복수의 시점에 각각 대응하는 상기 복수의 제2 영상 중에서 2개의 시점에 각각 대응하는 2개의 제2 영상을 결정하는 단계;
    상기 단층 촬영 장치에 의해, 상기 2개의 제2 영상에 기초하여, 상기 대상체의 움직임에 따른 모션 (motion) 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 단층 촬영 장치에 의해, 상기 모션 정보에 기초하여, 상기 복수의 제2 영상 중 적어도 하나를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법.
13. 제11 항 또는 제12 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 영상 중 상기 보정되는 적어도 하나는, 상기 2개의 시점 사이의 시점에 대응되는 것을 특징으로 하는, 단층 영상 복원 방법.
14. 움직이는 대상체를 단층 촬영하여 상기 대상체의 단층 데이터를 획득하도록 구성된 데이터 획득부; 및
    상기 단층 데이터를 기초로 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 이전영상 (prior image) 을 복원 (reconstruction) 하고, 각각의 상기 복수의 이전영상 내에서 제1 영역을 투영 (projection) 하여 제1 데이터를 생성하고, 상기 단층 데이터와 상기 제1 데이터를 기초로 제1 영상을 복원하고, 상기 제1 영상 내에서 제2 영역을 투영하여 제2 데이터를 생성하고, 상기 단층 데이터와 상기 제2 데이터를 기초로 상기 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 제2 영상을 복원하도록 구성된 영상 복원부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치.
15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 영역은 각각의 상기 복수의 이전영상 내에서 상기 대상체의 움직임이 미리 결정된 범위보다 큰 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치.
16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 영상은 상기 단층 데이터와 상기 제1 데이터 간의 차 (subtraction) 를 이용하여 복원되는 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치.
17. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영상 내에서 상기 대상체의 움직임이 미리 결정된 범위보다 작은 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치.
18. 제14 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 영상은 상기 단층 데이터와 상기 제2 데이터 간의 차를 이용하여 복원되는 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치.
19. 제14 항에 있어서,
    상기 복수의 이전영상보다 상기 복수의 제2 영상에서, 상기 대상체의 움직임에 따른 움직임 아티팩트 (motion artifact) 가 저감된 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치.
20. 제14 항에 있어서,
    상기 영상 복원부는, 상기 제1 영상 및 상기 복수의 제2 영상을 기초로 적어도 하나의 최종영상을 복원하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치.
21. 제14 항에 있어서,
    상기 영상 복원부는, 상기 복수의 제2 영상이 미리 결정된 조건을 만족하는지 여부를 결정하고, 상기 복수의 제2 영상이 상기 미리 결정된 조건을 만족하는 경우, 각각의 상기 복수의 제2 영상 내에서 상기 제1 영역을 투영하여 제3 데이터를 생성하고, 상기 단층 데이터와 상기 제3 데이터를 기초로 제3 영상을 복원하고, 상기 제3 영상 내에서 상기 제2 영역을 투영하여 제4 데이터를 생성하고, 상기 단층 데이터와 상기 제4 데이터를 기초로 상기 복수의 시점에 각각 대응하는 복수의 제4 영상을 복원하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치.
22. 제21 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 영상보다 상기 복수의 제4 영상에서 상기 대상체의 움직임에 따른 움직임 아티팩트가 저감된 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치.
23. 제14 항에 있어서,
    상기 영상 복원부는, 상기 대상체의 움직임에 기초하여, 상기 복수의 제2 영상 중 적어도 하나를 보정하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치.
24. 제23 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 영상은, 상기 제2 데이터를 기초로 상기 복수의 시점에 각각 대응하여 획득된 복수의 데이터셋을 기초로 복원되고,
    상기 영상 복원부는,
    미리 결정된 기준에 기초하여, 상기 복수의 시점에 각각 대응하는 상기 복수의 데이터셋 중에서 2개의 시점에 각각 대응하는 2개의 데이터셋을 결정하고, 상기 2개의 데이터셋에 기초하여, 상기 대상체의 움직임에 따른 모션정보를 획득하고, 상기 모션 정보에 기초하여, 상기 복수의 제2 영상 중 적어도 하나를 보정하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치.
25. 제23 항에 있어서,
    상기 영상 복원부는,
    미리 결정된 기준에 기초하여, 상기 복수의 시점에 각각 대응하는 상기 복수의 제2 영상 중에서 2개의 시점에 각각 대응하는 2개의 제2 영상을 결정하고, 상기 2개의 제2 영상에 기초하여, 상기 대상체의 움직임에 따른 모션 (motion) 정보를 획득하고, 상기 모션 정보에 기초하여, 상기 복수의 제2 영상 중 적어도 하나를 보정하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치.
26. 제24 항 또는 제25 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 영상 중 상기 보정되는 적어도 하나는, 상기 2개의 시점 사이의 시점에 대응되는 것을 특징으로 하는, 단층 촬영 장치.
27. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록매체.
    

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