KR102279425B1 - 방사선 검사 장치에 적용 가능한 방사선 차폐 시스템 및 방법 - Google Patents
방사선 검사 장치에 적용 가능한 방사선 차폐 시스템 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 방사선 검사 장치에 적용 가능한 방사선 차폐 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시스템은, 방사선 검사 장치의 콜리메이터(Collimator)와 평행하게 배치되도록 콜리메이터의 일 영역에 장착 가능한 피검체 촬영부, 피검체 촬영부에 의해 수집된 피검체의 이미지들을 기초로 머신러닝 알고리즘을 이용하여 차폐가 필요한 신체영역을 분석하고, 분석된 결과를 기초로 피검체의 차폐영역 및 차폐강도를 결정하는 차폐영역 검출부, 콜리메이터와 피검체의 사이에 배치되도록 콜리메이터의 일측 단부에 장착 가능하며, 격자무늬를 형성하는 복수개의 채널들로 구성된 차폐부 및 차폐영역 검출부에 의해 결정된 차폐영역 및 차폐강도를 기초로 차폐부의 채널들 각각에 대한 전류의 흐름을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 방사선 검사 장치에 적용 가능한 방사선 차폐 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방사선 검사 시에 방사선 피폭을 최소화해야 하는 중요 신체부위에 대해 전자적 제어를 통해 방사선 노출을 최소화시킬 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
방사선 검사에 있어 환자의 피폭을 고려한 적정량의 방사선 차단은 매우 중요한 요소이다. 현재는 방사선의 차폐를 위하여 납(Pb)으로 제작된 바(bar) 형태의 차폐물을 이용하여 방사선이 환자에게 노출되는 것을 제한하고 있다. 특히, 생식기 등과 같이 방사선 감수성이 높은 장기에 대해서는 방사선으로 인한 후유증, 부작용 등의 문제를 감소시키기 위해 환자의 신체에 직접 차폐물을 접촉시켜 방사선을 차단시키고 있다.
그러나, 종래의 방사선 차폐물을 이용한 직접적인 차단 방식은 다음과 같은 여러가지 문제점이 존재한다. 먼저, 환자의 신체에 직접 접촉하기 때문에 다른 환자와의 교차 감염의 위험성이 있다. 즉, 생식기와 같은 장기의 경우, 차폐물의 직접적인 접촉으로 인한 위생상의 문제가 발생할 위험이 존재한다.
또한, 방사선 검사 중 환자가 움직이는 경우, 차폐물이 차폐부위에서 이탈하는 문제가 발생할 수 있다. 즉, 차폐물의 환자의 신체에 고정시킨 상태에서 사용하지 않으므로, 환자의 신체에 미세한 움직임이라도 발생하면, 차폐물이 원래 위치에서 이동하게 되고, 이로 인해 적절한 차폐가 어려울 수 있다.
더불어, 일반적으로 차폐물의 크기 및 형태가 정해져 있으므로, 타켓부위를 정확히 차폐시키는 것이 어려우며, 방사선 검사를 위한 진단영역을 침범할 수 있다. 다시 말해서, 차폐물의 크기 및 형태로 인해 차폐물의 위치를 정확하게 선정하기 어려운 문제로 인해 진단의 정확도를 향상시키기 어려우며, 신체의 곡면 차폐에 대한 한계가 존재한다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 환자에 직접 접촉될 필요가 없이 콜리메이터(Collimator)에 장착 가능하며, 환자의 미세한 움직임에도 영향 없이 정확한 차폐영역 및 진단영역의 구분이 가능한 차폐 시스템 및 방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 이미지 분석 및 전자적 제어를 통해 차폐가 필요한 차폐부위를 부분적 및 선택적으로 설정 가능하며, 차폐방향 및 차폐강도 등을 조절하여 곡면 차폐가 가능하도록 하는 시스템 및 방법을 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선 검사 장치에 적용 가능한 방사선 차폐 시스템은, 방사선 검사 장치의 콜리메이터와 평행하게 배치되도록 콜리메이터의 일 영역에 장착 가능한 피검체 촬영부, 피검체 촬영부에 의해 수집된 피검체의 이미지들을 기초로 머신러닝 알고리즘을 이용하여 차폐가 필요한 신체영역을 분석하고, 분석된 결과를 기초로 피검체의 차폐영역 및 차폐강도를 결정하는 차폐영역 검출부, 콜리메이터와 피검체의 사이에 배치되도록 콜리메이터의 일측 단부에 장착 가능하며, 격자무늬를 형성하는 복수개의 채널들로 구성된 차폐부 및 차폐영역 검출부에 의해 결정된 차폐영역 및 차폐강도를 기초로 차폐부의 채널들 각각에 대한 전류의 흐름을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들은 전류의 흐름에 따라 양(+)의 극성을 갖는 전극으로 구성되는 제 1 내벽을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들은 제 1 내벽의 일측에 돌기 형태로 형성되는 제 2 내벽을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제 2 내벽에는 제 1 내벽을 흐르는 전류에 따라 분자 배열이 변화하는 고분자 물질이 수용되며, 고분자 물질의 분자 배열에 따라 제 2 내벽이 팽창 또는 수축됨으로써, 복수개의 채널들을 각각 통과하는 방사선의 차폐 여부가 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제 2 내벽에는 제 1 내벽을 흐르는 전류를 통해 발생하는 열에 의해 운동하는 비활성 기체가 수용되며, 비활성 기체의 운동으로 인해 제 2 내벽이 팽창 또는 수축됨으로써, 복수개의 채널들을 각각 통과하는 방사선의 차폐 여부가 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차폐부는 복수개로 형성되어 상호 결합 또는 분리가 가능하며, 제어부는 차폐영역 검출부에 의해 결정된 차폐강도에 따라 복수개로 형성되는 차폐부 각각을 선택적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상호 결합된 2개의 차폐부 중 하나의 차폐부는 나머지 차폐부에 대해 소정의 각도만큼 수평방향으로 회전하여 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선 차폐 시스템은, 차폐영역 검출부에 의해 결정된 차폐영역 및 차폐강도를 확인 및 수정하기 위한 애플리케이션의 구동이 가능한 사용자 단말을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선 검사 장치에 적용 가능한 방사선 차폐 방법은, 피검체 촬영부가 피검체의 이미지를 촬영하는 단계, 차폐영역 검출부가 피검체 촬영부에 의해 수집된 피검체의 이미지들을 기초로 머신러닝 알고리즘을 이용하여 차폐가 필요한 신체영역을 분석하는 단계, 차폐영역 검출부가 분석된 결과를 기초로 피검체의 차폐영역 및 차폐강도를 결정하는 단계 및 제어부가 차폐영역 검출부에 의해 결정된 차폐영역 및 차폐강도를 기초로 차폐부를 구성하는 복수개의 채널들 각각에 대한 전류의 흐름을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 전술한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예로서 제공되는 방사선 차폐 시스템 및 방법에 따르면, 환자의 신체에 직접 접촉되어 사용되는 차폐물로 인한 위생적 문제를 해결할 수 있고, 전자적 제어를 통한 정확한 차폐영역의 설정(i.e. 차폐영역과 진단영역의 구분, 차폐방향 및 차폐강도의 조절 등) 및 방사선 차폐가 가능하도록 하여 방사선 검사에서의 환자의 중요 신체부위에 대한 피폭을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선 차폐 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선 차폐 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차폐영역 검출부의 이미지 분석 과정을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 차폐부를 구성하는 복수개의 채널들을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 차폐부를 구성하는 복수개의 채널들을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 차폐부를 구성하는 복수개의 채널들을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개로 형성되는 차폐부들의 상호 결합 형태를 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선 차폐 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선 차폐 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차폐영역 검출부의 이미지 분석 과정을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 차폐부를 구성하는 복수개의 채널들을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 차폐부를 구성하는 복수개의 채널들을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 차폐부를 구성하는 복수개의 채널들을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개로 형성되는 차폐부들의 상호 결합 형태를 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선 차폐 방법을 나타낸 순서도이다.
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, 명세서에 기재된 "...부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 구성을 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선 차폐 시스템(100)을 나타낸 블록도, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선 차폐 시스템(100)을 나타낸 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선 검사 장치(200)에 적용 가능한 방사선 차폐 시스템(100)은, 방사선 검사 장치(200)의 콜리메이터(1)와 평행하게 배치되도록 콜리메이터(1)의 일 영역에 장착 가능한 피검체 촬영부(10), 피검체 촬영부(10)에 의해 수집된 피검체(2)의 이미지들을 기초로 머신러닝 알고리즘을 이용하여 차폐가 필요한 신체영역을 분석하고, 분석된 결과를 기초로 피검체(2)의 차폐영역 및 차폐강도를 결정하는 차폐영역 검출부(20), 콜리메이터(1)와 피검체(2)의 사이에 배치되도록 콜리메이터(1)의 일측 단부에 장착 가능하며, 격자무늬를 형성하는 복수개의 채널들(31)로 구성된 차폐부(30) 및 차폐영역 검출부(20)에 의해 결정된 차폐영역 및 차폐강도를 기초로 차폐부(30)의 채널들(31) 각각에 대한 전류의 흐름을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 피검체 촬영부(10)는 콜리메이터(1)를 향해 노출된 환자의 신체의 이미지를 획득하기 위한 카메라로서, 도 2와 같이 콜리메이터(1)의 길이방향 중심축 또는 측면에 적어도 하나 이상이 배치될 수 있다. 예를 들어, 피검체 촬영부(10)는 콜리메이터(1)와 구별되는 별개의 구성으로서, 그 중심축이 콜리메이터(1)의 길이방향 중심축과 평행하도록 콜리메이터(1)의 측면 일 영역에 장착될 수 있다. 또한, 피검체 촬영부(10)는 그 중심축이 콜리메이터(1)의 길이방향 중심축과 평행하도록 콜리메이터(1)와 일체로 형성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 피검체 촬영부(10)는 효율적인 이미지 수집을 위해서 방사선이 노출되는 특정 신체영역에 대해서만 이미지를 촬영할 수 있다. 즉, 피검체 촬영부(10)는 콜리메이터(1)의 크기에 따른 방사선 방사 영역을 기초로 환자의 신체 전체가 아닌 방사선이 노출되는 신체영역을 특정하고, 특정된 신체영역에 대해서만 이미지를 촬영할 수 있다. 이때, 피검체 촬영부(10)에 의해 특정되는 영역은 콜리메이터(1)의 크기, 성능 등 제반사항들을 기초로 사용자(ex. 임상의 등)로부터 인가된 외부 입력에 의해 미리 설정되거나 수정될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차폐영역 검출부(20)는 피검체 촬영부(10)에서 수집된 이미지를 기초로 차폐가 필요한 신체영역과 해당 영역에 대한 차폐강도를 추정할 수 있다. 이때, 차폐가 필요한 신체영역이란 방사선 피폭을 최소화해야 하는 중요 신체부위 또는 사용자에 의해 정의된 특정 신체부위로서, 생식기와 같은 신체 일부분을 말한다. 또한, 차폐강도는 방사선이 노출 또는 차폐되는 정도를 말한다.
전술한 추정을 위해서 차폐영역 검출부(20)는 피검체 촬영부(10)로부터 전달되어 누적된 환자의 신체영역에 대한 이미지를 기초로 차폐가 필요한 신체영역을 합성곱신경망 알고리즘(Convolution Neural Network, CNN) 등과 같은 머신러닝 알고리즘을 이용하여 학습할 수 있다. 예를 들어, 차폐영역 검출부(20)는 피검체 촬영부(10)를 통해 수집된 이미지와 사용자에 의해 정의된 특정 신체부위 및 중요 신체부위에 대한 정보를 기초로 이미지 상에서 차폐가 필요한 신체영역을 특정하는 딥러닝 학습을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차폐영역 검출부(20)는 학습된 결과를 기초로 피검체(2)의 이미지에 대한 차폐영역을 결정할 수 있다. 이때, 차폐영역은 후술할 차폐부(30)를 구성하는 복수개의 채널들(31)을 기준으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 차폐영역 검출부(20)는 학습을 통해 특정된 차폐가 필요한 신체영역과 차폐부(30)를 구성하는 복수개의 채널들(31)의 위치를 매칭시키고, 차폐를 위해 동작해야 하는 일부 채널들의 위치를 추정할 수 있다. 이러한 매칭 과정을 통해 차폐영역 검출부(20)는 차폐를 위해 동작해야 하는 일부 채널들의 위치를 차폐영역으로 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차폐영역 검출부(20)는 학습된 결과를 기초로 차폐영역의 크기 및 형태에 따른 차폐강도를 결정할 수 있다. 즉, 차폐영역 검출부(20)는 곡면 차폐 또는 불규칙한 곡선에 대한 처리를 위해 차폐영역의 크기 및 형태를 고려하여 차폐영역과 진단영역의 경계에 대한 차폐강도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 차폐영역 검출부(20)는 차폐영역으로 결정된 일부 채널들 중 차폐영역과 진단영역의 경계에 위치한 채널들의 위치를 특정하고, 특정된 채널들에 포함된 경계의 형태를 고려하여 차폐강도를 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차폐부(30)는 차폐영역 검출부(20)에 의해 결정된 차폐영역 및 차폐강도에 따라 방사선을 차폐하는 일 구성으로서, 도 2와 같이 콜리메이터(1)의 개방된 일측 단부에 장착될 수 있다. 이때, 차폐부(30)의 단면의 크기는 콜리메이터(1)의 단면의 크기와 동일하거나 더 크게 형성될 수 있다. 또한, 차폐부(30)의 단면의 모양은 콜리메이터(1)의 단면의 모양과 동일한 원형으로 형성되거나 사각형 등의 다각형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차폐부(30)는 방사선이 통과할 수 있는 격자무늬(i.e. 바둑판 무늬) 형태의 복수개의 채널들(31)(i.e 통로)로 구성될 수 있다. 복수개의 채널들(31) 각각에 대한 방사선의 노출 또는 차폐 여부(i.e. 복수개의 채널들(31) 각각의 동작)는 차폐영역 및 차폐강도에 따라 후술할 제어부에 의해 개별적으로 조절될 수 있다.
복수개의 채널들(31)의 가로 및 세로 길이는 μm, mm 또는 cm 단위로 다양하게 형성될 수 있다. 또한, 복수개의 채널들(31)의 내벽의 두께는 방사선의 경로 방해를 최소화하기 위해 미소단위(ex. nm 또는 μm 단위 등)로 형성될 수 있다. 복수개의 채널들(31)의 구체적인 형태 및 동작에 관한 내용은 도 4 내지 도 6을 참조하여 후술하도록 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부는 차폐영역 검출부(20)에 의해 결정된 차폐영역 및 차폐강도에 따라 복수개의 채널들(31)의 동작을 전기적으로 제어할 수 있다. 즉, 제어부는 복수개의 채널들(31) 각각에 대한 전류의 흐름 및 양을 조절하여 차폐영역에 해당하는 채널들의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 복수개의 채널들(31) 중 차폐영역에 해당하는 채널들에만 전류를 공급하여 차폐영역에 해당하는 채널들을 동작시키고, 그 중 차폐영역과 진단영역의 경계를 포함하는 채널들에 대해서는 전류의 양을 조절하여 차폐강도를 조절할 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선 차폐 시스템(100)은, 차폐영역 검출부(20)에 의해 결정된 차폐영역 및 차폐강도를 확인 및 수정하기 위한 애플리케이션의 구동이 가능한 사용자 단말(300)을 더 포함할 수 있다. 사용자 단말(300)을 통해 방사선 검사를 감독하는 임상의 등과 같은 사용자는 차폐영역 검출부(20)에 의해 결정된 차폐영역 및 차폐강도의 오차를 확인하거나 차폐영역 및 차폐강도를 직접 설정할 수 있다.
예를 들어, 도 2와 같이 사용자 단말(300)의 애플리케이션이 구동되면, 사용자 단말(300)의 디스플레이를 통해 차폐부(30)의 이미지가 출력될 수 있다. 이때, 차폐부(30)의 이미지에는 차폐영역이 함께 표시되어 출력될 수 있다. 복수개의 채널들(31) 중 일부에 대한 클릭 등과 같은 사용자의 조작에 의해 차폐영역은 변경될 수 있으며, 사용자의 조작에 의해 변경된 차폐영역에 대한 정보는 제어부에 즉시 반영될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 단말(300)은 방사선 검사를 감독하는 임상의 등의 사용자가 차폐영역 및 차폐강도의 설정을 원격으로 제어할 수 있도록 하기 위한 구성으로서, 피검체 촬영부(10) 및 제어부 등과 유무선 네트워크 통신이 가능한 단말일 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(300)은 스마트폰, 스마트워치, PMP(Portable Multimedia Player), PDA(Personal Digital Assistants), 데스크탑(Desktop) PC, 랩탑(Laptop) PC, 태블릿(Tablet) PC 등을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차폐영역 검출부(20)의 이미지 분석 과정을 나타낸 개념도이다.
도 3의 (a)와 같이 피검체 촬영부(10)가 환자의 하반신을 촬영하면, 차폐영역 검출부(20)는 머신러닝 알고리즘을 통해 학습된 결과를 기초로 환자의 하반신 이미지에서 생식기 영역(i.e. 도 3의 (a)에 표시된 빗금원)을 특정할 수 있다. 특정 과정에서 차폐영역 검출부(20)는 하반신의 진단 영역에 인접한 생식기 영역의 경계를 추정할 수 있다.
도 3의 (a)와 같은 생식기 영역의 특정 및 경계 추정이 완료되면, 차폐영역 검출부(20)는 환자의 하반신 이미지에 차폐부(30)를 투사시켜 특정된 생식기 영역에 대응되는 차폐부(30)의 채널들을 매칭시킬 수 있다. 이때, 채널들의 크기에 따라 도 3의 (b)와 같이 생식기 영역의 형태(i.e. 원형)와 매칭된 채널들의 전체 형태(i.e. 사각형)는 일치하지 않을 수도 있다. 이러한 경우, 차폐영역 검출부(20)는 생식기 영역의 경계를 포함하는 채널들 각각의 차폐강도를 결정함으로써, 차폐영역의 정확도를 개선시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 차폐부(30)를 구성하는 복수개의 채널들(31)을 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들(31)은 전류의 흐름에 따라 양(+)의 극성을 갖는 전극으로 구성되는 제 1 내벽(32)을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 복수개의 채널들(31)의 프레임에 해당하는 제 1 내벽(32) 자체는 양의 극성을 갖는 전극으로 구성될 수 있는데, 이는 방사선 검사에 사용되는 X선과 같은 방사선의 전자적 특성을 이용하기 위한 것이다.
예를 들어, 도 4의 (a)와 같이 양의 극성을 갖는 전극으로 구성되는 제 1 내벽(32)에 전류가 흐르지 않으면, 직선운동을 하는 방사선은 그대로 어떠한 방해도 없이 채널을 통과할 수 있다. 그러나, 도 4의 (b)와 같이 양의 극성을 갖는 전극으로 구성되는 제 1 내벽(32)에 전류가 흐르면, 채널을 통과하는 방사선의 좌우에서 발생하는 미세한 인력으로 인해 방사선의 경로가 제 1 내벽(32)을 향하게 됨으로써 방사선이 채널을 통과하지 못하고 차폐될 수 있다.
이와 같이 복수개의 채널들(31)의 제 1 내벽(32)이 양의 극성을 갖는 전극으로 구성되면, 제어부가 전류의 흐름을 조절하는 것만으로 방사선의 경로를 조절하여 복수개의 채널들(31) 각각의 방사선의 노출 또는 차폐 여부뿐만 아니라 복수개의 채널들(31) 각각의 차폐정도(i.e. 차폐강도)를 제어할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들(31)은 제 1 내벽(32)의 일측에 돌기 형태로 형성되는 제 2 내벽(33)을 포함할 수 있다. 제 2 내벽(33)은 전기적 제어에 의한 제 1 내벽(32)의 차폐를 보조하기 위한 구성으로서, 도 4의 (b)와 같이 경로가 변화하는 방사선에 대한 물리적 충돌을 유발한다. 예를 들어, 도 4의 (b)와 제 1 내벽(32)에 전류가 흘러 인력에 의해 방사선이 제 1 내벽(32)을 향해 이동하면, 방사선은 제 1 내벽(32)의 일측에 형성된 돌기형 제 2 내벽(33)에 충돌하게 되고, 이러한 충돌에 의해 방사선이 물리적으로 완전히 차폐될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들(31)은 제 1 내벽(32)의 일측에 형성되는 제 2 내벽(33)을 통해 보다 효과적으로 방사선 차폐를 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 차폐부(30)를 구성하는 복수개의 채널들(31)을 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제 2 내벽(33)에는 제 1 내벽(32)을 흐르는 전류에 따라 분자 배열이 변화하는 고분자 물질이 수용될 수 있다. 제 2 내벽(33)은 팽창 또는 수축이 가능한 탄성력을 갖는 소재로 형성될 수 있으며, 고분자 물질의 분자 배열에 따라 제 2 내벽(33)이 팽창 또는 수축됨으로써, 복수개의 채널들(31)을 각각 통과하는 방사선의 차폐 여부가 결정될 수 있다. 이때, 제 2 내벽(33)에 수용되는 고분자 물질의 분자 배열을 결정하는 전류의 크기는 고분자 물질마다 다르므로, 고분자 물질의 특징에 맞게 미리 설정될 수 있다.
예를 들어, 액정(Liquid Crystal)과 같은 고분자 물질이 제 2 내벽(33)에 수용되면, 도 5의 (a)와 같이 제 1 내벽(32)에 전류가 흐르지 않는 경우, 제 2 내벽(33)이 팽창되지 않도록 일정한 방향으로 배열된 상태를 유지할 수 있다. 즉, 제 1 내벽(32)에 전류가 흐르지 않으면, 제 2 내벽(33)에 의해 복수개의 채널들(31)이 개방된 상태를 유지하므로, 방사선은 차폐되지 않고 채널을 통과할 수 있다.
도 5의 (b)와 같이 제 1 내벽(32)에 전류가 흘러 제 1 내벽(32)이 양의 극성을 띠는 경우, 액정과 같은 고분자 물질의 분자 배열은 도 5의 (a)와는 다른 방향으로 변화하게 되고, 이에 따라 제 2 내벽(33)이 팽창될 수 있다. 즉, 제 1 내벽(32)에 전류가 흐르면, 도 5의 (b)와 같이 제 2 내벽(33)에 수용된 고분자 물질의 분자 배열이 변화하여 제 2 내벽(33)은 팽창하게 되고, 팽창된 제 2 내벽(33)에 의해 복수개의 채널들(31)이 폐쇄되어 방사선이 물리적으로 완전히 차폐될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 차폐부(30)를 구성하는 복수개의 채널들(31)을 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제 2 내벽(33)에는 제 1 내벽(32)을 흐르는 전류를 통해 발생하는 열에 의해 운동하는 비활성 기체가 수용될 수 있다. 제 2 내벽(33)은 팽창 또는 수축이 가능한 탄성력을 갖는 소재로 형성될 수 있으며, 비활성 기체의 운동으로 인해 제 2 내벽(33)이 팽창 또는 수축됨으로써, 복수개의 채널들(31)을 각각 통과하는 방사선의 차폐 여부가 결정될 수 있다.
예를 들어, 아르곤과 같은 비활성 기체가 제 2 내벽(33)에 수용되면, 도 5의 (a)와 같이 제 1 내벽(32)에 전류가 흐르지 않는 경우, 제 2 내벽(33)이 팽창되지 않는 범위 내에서 일정한 운동 상태(i.e. 안정 상태)를 유지할 수 있다. 즉, 제 1 내벽(32)에 전류가 흐르지 않으면, 제 2 내벽(33)에 의해 복수개의 채널들(31)이 개방된 상태를 유지하므로, 방사선은 차폐되지 않고 채널을 통과할 수 있다.
도 5의 (b)와 같이 제 1 내벽(32)에 전류가 흘러 제 1 내벽(32)이 양의 극성을 띠는 경우, 제 1 내벽(32)이 갖는 저항(i.e. 전극의 저항)으로 인해 열이 발생하게 되고, 발생된 열은 인접한 제 2 내벽(33)으로 전달되게 된다. 제 2 내벽(33)으로 전달된 열에 의해 아르곤의 운동 에너지는 커지게 되고, 이에 따라 제 2 내벽(33)이 팽창될 수 있다. 즉, 제 1 내벽(32)에 전류가 흐르면, 도 5의 (b)와 같이 제 2 내벽(33)에 수용된 비활성 기체의 운동량이 커지게 됨에 따라 제 2 내벽(33)은 팽창하게 되고, 팽창된 제 2 내벽(33)에 의해 복수개의 채널들(31)이 폐쇄되어 방사선이 물리적으로 완전히 차폐될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개로 형성되는 차폐부들(30)의 상호 결합 형태를 나타낸 개념도이다.
도 7의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차폐부(30)는 복수개로 형성되어 상호 결합 또는 분리될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 (a)와 같이 3개의 차폐부(30-a, 30-b, 30-c)는 연직방향으로 상호 결합될 수 있다. 이와 같은 차폐부(30)의 누적적 결합을 통해 방사선이 물리적으로 차단되는 범위를 조절함으로써, 차폐강도를 조절할 수 있다. 전술하였듯이 차폐강도는 복수개의 채널들(31)을 흐르는 전류의 크기를 제어하여 조절할 수도 있으나, 복수개의 차폐부들(30)의 결합을 통한 누적적 차폐를 통해 조절할 수도 있다.
이때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부는 차폐영역 검출부(20)에 의해 결정된 차폐강도에 따라 복수개로 형성되는 차폐부(30) 각각을 선택적으로 제어할 수 있다. 차폐강도는 차폐영역과 진단영역의 경계를 명확히 하기 위해서 일부 채널들에서 조절되는데, 복수개의 차폐부들(30) 각각을 제어부가 개별적으로 제어함으로써, 차폐강도의 조절 범위를 확장시킴과 동시에 차폐강도의 미세한 조절이 가능하도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 상호 결합된 2개의 차폐부(30) 중 하나의 차폐부는 나머지 차폐부에 대해 소정의 각도만큼 수평방향으로 회전하여 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 (a)를 참조하면, 중단에 위치한 차폐부(30-b)는 최상단에 위치한 차폐부(30-a)에 대해 180도만큼 수평방향으로 회전된 상태에서 결합될 수 있다. 또한, 최하단에 위치한 차폐부(30-c)는 중단에 위치한 차폐부(30-b)에 대해 90도만큼 수평방향으로 회전된 상태에서 결합될 수 있다.
이와 같이 인접한 차폐부들(30)이 소정의 각도를 형성하면서 결합되면, 차폐부들(30)의 결합에 따라 도 7의 (b)와 같이 연결되는 복수개의 채널들(31)에 형성된 제 2 내벽(33)의 위치를 다양하게 변경할 수 있다. 예를 들어, 도 7의 (b)를 참조하면, 중단에 위치한 차폐부(30-b)의 제 2 내벽(33-b)은 최상단에 위치한 차폐부(30-a)의 제 2 내벽(33-a)의 맞은편에 위치할 수 있다. 또한, 최하단에 위치한 차폐부(30-c)의 제 2 내벽(33-c)은 최상단 및 중단에 위치한 차폐부(30-a, 30-b)의 제 2 내벽(33-a, 33-b)과 90도 각도를 형성하는 위치에 배치될 수 있다.
이와 같이 인접한 차폐부들(30)이 소정의 각도를 형성하면서 결합됨에 따라 제 2 내벽(33)이 동일선 상에 배치되지 않고 다양한 각도를 형성하며 배치되면, 누출되는 방사선을 최소화할 수 있고, 방사선 차폐의 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 소정의 각도는 전술한 예시와 같이 바람직하게는 90도 또는 180도일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 차폐부(30)를 구성하는 채널들의 형태에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선 차폐 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선 검사 장치(200)에 적용 가능한 방사선 차폐 방법은, 피검체 촬영부(10)가 피검체(2)의 이미지를 촬영하는 단계(S100), 차폐영역 검출부(20)가 피검체 촬영부(10)에 의해 수집된 피검체(2)의 이미지들을 기초로 머신러닝 알고리즘을 이용하여 차폐가 필요한 신체영역을 분석하는 단계(S200), 차폐영역 검출부(20)가 분석된 결과를 기초로 피검체(2)의 차폐영역 및 차폐강도를 결정하는 단계(S300) 및 제어부가 차폐영역 검출부(20)에 의해 결정된 차폐영역 및 차폐강도를 기초로 차폐부(30)를 구성하는 복수개의 채널들(31) 각각에 대한 전류의 흐름을 제어하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 방법과 관련하여서는 전술한 시스템(100)에 대한 내용이 적용될 수 있다. 따라서, 방법과 관련하여, 전술한 시스템(100)에 대한 내용과 동일한 내용에 대하여는 설명을 생략하였다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 전술한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다. 다시 말해서, 전술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터 판독 가능 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터 판독 가능 매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 본 발명의 다양한 방법들을 수행하기 위한 실행 가능한 컴퓨터 프로그램이나 코드를 기록하는 기록 매체는, 반송파(carrier waves)나 신호들과 같이 일시적인 대상들은 포함하는 것으로 이해되지는 않아야 한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, DVD 등)와 같은 저장 매체를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 콜리메이터 2: 피검체
10: 피검체 촬영부 20: 차폐영역 검출부
30: 차폐부 31: 복수개의 채널들
32: 제 1 내벽 33: 제 2 내벽
100: 방사선 차폐 시스템 200: 방사선 검사 장치
300: 사용자 단말
10: 피검체 촬영부 20: 차폐영역 검출부
30: 차폐부 31: 복수개의 채널들
32: 제 1 내벽 33: 제 2 내벽
100: 방사선 차폐 시스템 200: 방사선 검사 장치
300: 사용자 단말
Claims (10)
- 방사선 검사 장치에 적용 가능한 방사선 차폐 시스템에 있어서,
상기 방사선 검사 장치의 콜리메이터(Collimator)와 평행하게 배치되도록 상기 콜리메이터의 일 영역에 장착 가능한 피검체 촬영부;
상기 피검체 촬영부에 의해 수집된 피검체의 이미지들을 기초로 머신러닝 알고리즘을 이용하여 차폐가 필요한 신체영역을 분석하고, 상기 분석된 결과를 기초로 피검체의 차폐영역 및 차폐강도를 결정하는 차폐영역 검출부;
상기 콜리메이터와 피검체의 사이에 배치되도록 상기 콜리메이터의 일측 단부에 장착 가능하며, 격자무늬를 형성하는 복수개의 채널들로 구성된 차폐부; 및
상기 차폐영역 검출부에 의해 결정된 차폐영역 및 차폐강도를 기초로 상기 차폐부의 채널들 각각에 대한 전류의 흐름을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 차폐부는 복수개로 형성되어 상호 결합 또는 분리가 가능하며,
상기 제어부는 상기 차폐영역 검출부에 의해 결정된 차폐강도에 따라 상기 복수개로 형성되는 차폐부 각각을 선택적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수개의 채널들은 상기 전류의 흐름에 따라 양(+)의 극성을 갖는 전극으로 구성되는 제 1 내벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 복수개의 채널들은 상기 제 1 내벽의 일측에 돌기 형태로 형성되는 제 2 내벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐 시스템.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제 2 내벽에는 상기 제 1 내벽을 흐르는 전류에 따라 분자 배열이 변화하는 고분자 물질이 수용되며,
상기 고분자 물질의 분자 배열에 따라 상기 제 2 내벽이 팽창 또는 수축됨으로써, 상기 복수개의 채널들을 각각 통과하는 방사선의 차폐 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐 시스템.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제 2 내벽에는 상기 제 1 내벽을 흐르는 전류를 통해 발생하는 열에 의해 운동하는 비활성 기체가 수용되며,
상기 비활성 기체의 운동으로 인해 상기 제 2 내벽이 팽창 또는 수축됨으로써, 상기 복수개의 채널들을 각각 통과하는 방사선의 차폐 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상호 결합된 2개의 차폐부 중 하나의 차폐부는 나머지 차폐부에 대해 소정의 각도만큼 수평방향으로 회전하여 결합되는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 차폐영역 검출부에 의해 결정된 차폐영역 및 차폐강도를 확인 및 수정하기 위한 애플리케이션의 구동이 가능한 사용자 단말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐 시스템.
- 방사선 검사 장치에 적용 가능한 방사선 차폐 방법에 있어서,
피검체 촬영부가 피검체의 이미지를 촬영하는 단계;
차폐영역 검출부가 상기 피검체 촬영부에 의해 수집된 피검체의 이미지들을 기초로 머신러닝 알고리즘을 이용하여 차폐가 필요한 신체영역을 분석하는 단계;
상기 차폐영역 검출부가 상기 분석된 결과를 기초로 상기 피검체의 차폐영역 및 차폐강도를 결정하는 단계; 및
제어부가 상기 차폐영역 검출부에 의해 결정된 차폐영역 및 차폐강도를 기초로 차폐부를 구성하는 복수개의 채널들 각각에 대한 전류의 흐름을 제어하는 단계를 포함하고,
상기 차폐부는 복수개로 형성되어 상호 결합 또는 분리가 가능하며,
상기 제어부는 상기 차폐영역 검출부에 의해 결정된 차폐강도에 따라 상기 복수개로 형성되는 차폐부 각각을 선택적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐 방법.
- 제 9 항의 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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| KR1020190070140A KR102279425B1 (ko) | 2019-06-13 | 2019-06-13 | 방사선 검사 장치에 적용 가능한 방사선 차폐 시스템 및 방법 |
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| KR1020190070140A KR102279425B1 (ko) | 2019-06-13 | 2019-06-13 | 방사선 검사 장치에 적용 가능한 방사선 차폐 시스템 및 방법 |
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