KR102333005B1 - 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 X선 촬영장치에 최적화된 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는, X선 촬영 장치에 적용되는 최적의 그리드를 선정하기 위해, X선 촬영을 위한 디텍터의 사양, X선 선질, 팬텀 물질 등을 비롯한 다양한 X선 촬영조건에 따라 해당 촬영장치에 가장 적합한 그리드를 효과적으로 선정할 수 있도록 지원하는 사용자 인터페이스를 통해, 선택가능한 다양한 종류의 X선 그리드 사양에 따라, 각각의 개별 촬영환경에 구비된 X선 촬영장치에 최적화된 X선 그리드의 사양을 선정하기 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 X선 촬영장치에 최적화된 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는, X선 촬영 장치에 적용되는 최적의 그리드를 선정하기 위해, X선 촬영을 위한 디텍터의 사양, X선 선질, 팬텀 물질 등을 비롯한 다양한 X선 촬영조건에 따라 해당 촬영장치에 가장 적합한 그리드를 효과적으로 선정할 수 있도록 지원하는 사용자 인터페이스를 통해, 선택가능한 다양한 종류의 X선 그리드 사양에 따라, 각각의 개별 촬영환경에 구비된 X선 촬영장치에 최적화된 X선 그리드의 사양을 선정하기 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 뼈, 장기 등 신체에 이상이 생기면 병원에서는 X선 검사와 같은 단층 촬영을 진행하여 신체의 상태 또는 병변을 파악한다.
이러한 단층 촬영 중 X선 검사는, 검사하고자 하는 신체의 각 부위에 X선을 조사하여 신체를 투과한 X선으로 상을 형성하는 것으로 X선이 신체를 투과할 때, 신체를 구성하는 각 조직마다 X선 흡수량이 다른 현상을 이용한다.
한편, X선 촬영 과정에서 X선은 신체를 투과하며 산란되기도 하는데, 산란된 X선의 일부는 디텍터에 도달하여 주 방사선과 중첩되며 이로 인해 X선 영상의 선명도가 저하되는 문제점이 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 통상의 X선 촬영장치에서는 디텍터 전면에 X선 투과물질과 X선 흡수물질로 구성된 X선 그리드를 설치하여, 신체를 통과하면서 산란되는 X선이 디텍터에 도달되는 것을 차단함으로써 산란 방사선으로 인한 영상의 선명도 저하를 방지하고 있다.
그런데 이때, X선 그리드를 구성하는 스트립의 주파수와 디텍터의 공간 주파수가 일치되지 않을 경우, 출력되는 X선 영상에는 무아레 아티팩트 등과 같은 다양한 아티팩트가 나타나게 되는데, 이를 방지하기 위해서는 각 촬영환경에서 X선 그리드의 스트립 주파수와 디텍터의 픽셀의 정렬이 정확하게 일치될 수 있는 맞춤형 그리드를 개별 제작하여 적용하는 것이 바람직하나, 이러한 방식은 각 촬영환경마다 X선 촬영 장치에 맞춤으로 그리드를 개별 제작해야만 하므로 이에 소요되는 비용 및 시간 등의 문제로 인해 현실적으로 어려운 문제가 있다.
또한, 최근에는, 한국등록특허 제10-1669424호 및 제10-1751750호 등에서와 같이, 촬영된 X선 영상에서 소프트웨어를 통해 상술한 아티팩트들을 보정하여 영상을 재구성하는 기술들이 제시되고 있기는 하나, 이와 같이 소프트웨어를 통해 X선 영상을 보정하는 것에는 어느 정도 한계가 존재하고, 영상의 보정에 따른 왜곡의 가능성도 있으므로, 소프트웨어를 통한 보정을 수행하기 앞서, 시판 중인 다양한 그리드 중에서 각 촬영 환경마다 최적의 사양을 갖는 그리드를 선택하여 적용하는 것이 X선 영상의 품질을 높이기 위한 중요한 요소로 작용하게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, X선 촬영 장치에 적용되는 최적의 그리드를 선정하기 위해, X선 촬영을 위한 디텍터의 사양, X선 선질, 팬텀 물질 등을 비롯한 다양한 X선 촬영조건에 따라 해당 촬영장치에 가장 적합한 그리드를 효과적으로 선정할 수 있도록 지원하는 사용자 인터페이스를 통해, 선택가능한 다양한 종류의 X선 그리드 사양에 따라, 각각의 개별 촬영환경에 구비된 X선 촬영장치에 최적화된 X선 그리드의 사양을 선정하기 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, X선 촬영 장치에 최적화된 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 방법에 있어서, 사용자에게 자신이 선택하고자 하는 그리드가 적용될 X선 촬영 장치의 촬영 환경 데이터 입력 화면을 제공하여 촬영 환경 데이터를 입력받는 단계; 사용자에게 그리드 사양 선택 정보 입력 화면을 제공하여 그리드 사양 선택 정보를 입력받는 단계; 상기 입력된 촬영 환경 데이터와 그리드 사양 선택 정보에 따라, GATE 기반의 X선 촬영 시뮬레이션을 수행하는 단계; 상기 시뮬레이션 결과를 사용자에게 제공하는 단계;를 포함하여 구성되되, 동일한 촬영 환경 데이터에 대해, 상기 사용자로부터 그리드 사양 선택 정보를 입력받는 단계 및 X선 촬영 시뮬레이션을 수행하는 단계를 반복 수행하여, 동일한 촬영 환경에서 서로 다르게 입력된 다수의 그리드 선택 사양에 대한 시뮬레이션 결과를 비교하여 제공하는 것을 특징으로 하는 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 방법에서는, 그리드 사양 옵션과 이러한 그리드가 적용되는 X선 촬영 환경 조건을 입력할 수 있는 화면을 제공하는 사용자 인터페이스를 통해, 사용자가 기본적인 X선 촬영 정보를 입력하는 간단한 구성만으로도 X선 촬영 시뮬레이션을 수행하여 X선 촬영 시 예상되는 X선 촬영 영상과 물리적 특성값들을 제시함으로써, 선택가능한 다양한 종류의 X선 그리드 사양에 따라 각각의 개별 촬영환경에 구비된 X선 촬영장치에 최적화된 X선 그리드의 사양을 선정할 수 있는 환경을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 방법에서는, 사용자로부터 X선 촬영 환경 데이터와 그리드 사양 옵션의 세부 요소들을 각각 입력받아 GATE 기반의 X선 촬영 시뮬레이션을 수행함으로써, 실제 X선 촬영 결과와 매우 유사한 수준의 X선 영상을 생성하고 이를 통해 X선 영상의 품질을 측정할 수 있는 NNPS, eDQE 등과 같은 물리적 특성값을 도출하여, 사용자가 시뮬레이션 결과로 예측되는 X선 영상의 품질 수준을 파악할 수 있도록 지원한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 흐름을 개략적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 X선 촬영 시뮬레이션을 위해 제공되는 X선 촬영 환경 정보 입력 화면을 예로써 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 X선 촬영 시뮬레이션을 위해 제공되는 그리드 사양 선택 화면을 예로써 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 X선 촬영 시뮬레이션을 수행하여 도출되는 다수개의 시뮬레이션 특성값을 각각의 그리드별로 비교하여 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 X선 촬영 시뮬레이션을 통해 도출되는 X선 영상들을 예로써 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 적용되는 GATE 기반의 시뮬레이션을 통해 도출된 결과와 해당 그리드를 적용하여 실제 X선 촬영을 수행하여 도출된 결과의 영상 특성을 비교하여 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 X선 촬영 시뮬레이션을 위해 제공되는 X선 촬영 환경 정보 입력 화면을 예로써 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 X선 촬영 시뮬레이션을 위해 제공되는 그리드 사양 선택 화면을 예로써 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 X선 촬영 시뮬레이션을 수행하여 도출되는 다수개의 시뮬레이션 특성값을 각각의 그리드별로 비교하여 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 X선 촬영 시뮬레이션을 통해 도출되는 X선 영상들을 예로써 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 적용되는 GATE 기반의 시뮬레이션을 통해 도출된 결과와 해당 그리드를 적용하여 실제 X선 촬영을 수행하여 도출된 결과의 영상 특성을 비교하여 보여주는 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 이탈하지 않는 한 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 흐름을 개략적으로 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 X선 촬영 시뮬레이션을 위해 제공되는 X선 촬영 환경 정보 입력 화면을 예로써 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 X선 촬영 시뮬레이션을 위해 제공되는 그리드 사양 선택 화면을 예로써 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 과정을 살펴보면, 먼저, 사용자 단말기의 디스플레이를 통해 X선 촬영 환경 데이터 입력 화면을 제공(S110)하여 사용자로부터 X선 촬영 환경 데이터를 입력받은 후, 사용자에게 사용자 단말기를 통해 그리드의 사양을 선택할 수 있는 그리드 사양 선택 정보 입력 화면을 제공(S120)하여 사용자의 그리드 사양 선택이 완료되면 GATE 기반의 X선 촬영 시뮬레이션을 수행(S130)하고, 시뮬레이션 결과로 도출되는 결과값을 사용자 단말기의 디스플레이 상에 제공하여 이를 저장(S140)하는 과정을 수행하되, 그리드 사양을 각각 다르게 선택받아 상술한 X선 촬영 시뮬레이션을 반복적으로 수행함으로써, 도출된 복수개의 시뮬레이션 결과를 비교하여 나타내는 화면을 제공(S150)하여 사용자가 각각의 개별 촬영 환경에 구비된 X선 촬영 장치에 최적화된 사양의 X선 그리드를 선정할 수 있도록 지원한다.
이를 보다 자세히 살펴보면, 본 발명에서는 그리드 사양을 선정하고자 하는 사용자에게 X선 시뮬레이션을 수행할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공하는데, 이와 같이 제공되는 사용자 인터페이스를 통해 사용자로부터 X선 촬영 환경에 관한 정보를 입력받기 위해 사용자 단말기의 디스플레이 상에 X선 촬영 환경 데이터 입력 화면을 제공(S110)하여 사용자로부터 X선 촬영 환경 데이터를 입력받는다.
이때, 사용자에게 제공되는 X선 촬영 환경 데이터 입력 화면에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 디텍터의 사양과 촬영 환경 정보가 포함되어 사용자로부터 상술한 정보들을 입력받도록 구성된다.
이렇게 사용자로부터 입력받는 정보들 중 디텍터 사양은, 시뮬레이션을 수행하고자 하는 X선 촬영 장치에 적용되는 디텍터의 사양을 특정하기 위해 입력받는 것으로, 이러한 디텍터 사양 입력 화면에는, 디텍터를 구성하는 픽셀의 갯수(Pixel Num., 가로×세로)와 픽셀 크기(Pixel Size) 입력창이 구비되는데, 이를 통해 사용자로부터 X선 촬영 장치에 적용되는 디텍터의 픽셀 갯수 및 픽셀 크기 값을 입력받거나, 또는 사용자로부터 X선 촬영 장치에 적용되는 디텍터의 픽셀 크기 값을 입력받아 그 크기를 기반으로 사용자 인터페이스에서 자체적으로 픽셀의 갯수를 설정하도록 구성될 수도 있다.
또한, 촬영 환경 정보를 살펴보면, X선 선질(Radiation List), 광자수(Photon number) 및 팬텀(Phantom) 정보가 포함될 수 있으며, 이때 X선 선질은 X선의 에너지를 나타내는 것으로, 이러한 X선 선질의 옵션에는 IEC의 선량 측정 표준으로 제시된 RQR(Radiation Quilities Reference) 선질인 RQR4(60kV), RQR6(80kV), RQR8(100kV) 및 RQR9(120kV)를 포함하도록 구성되며, 이외에도 DQE와 같은 영상 특성값을 측정하기 위한 전용 X선 선질인 DQE100(100kV) 또는 비파괴 검사(Non-Destructive Testing, NDT)에서 사용되는 NDT160(160kV), NDT225(225kV) 및 NDT240(240kV) 등과 같은 X선 선질 옵션이 사전에 설정되어 사용자에게 제공될 수 있다.
또한, 광자수(Photon number)는 X선의 선량를 나타내는 요소로, 2500×
내지 15000×
의 범위에서 설정될 수 있으며, 이와 함께, 본 발명에서 사용자로부터 입력받는 팬텀 정보에는, 팬텀 물질 및 두께가 포함되는데, 사용자가 선택할 수 있는 팬텀 물질의 옵션으로는, 물(Water), 알루미늄(Aluminium) 및 PMMA(Poly methyl methacrylate)가 포함되고, 팬텀의 두께는 0cm 내지 20cm 의 범위에서 입력받도록 구성된다.
이어서, X선 촬영 환경 데이터가 모두 입력된 후에는, 사용자 인터페이스를 통해 사용자에게 그리드 사양을 선택할 수 있는 그리드 사양 선택 정보 입력 화면을 제공(S120)하게 되는데, 도 3을 참고하여 X선 촬영 시뮬레이션을 위해 선택되는 그리드 사양 선택 정보를 살펴보면, 선택 화면을 통해 제공되는 정보에는, 스트립 밀도(Strip Density), 그리드 종류(Grid type), 그리드 격자비(Grid Ratio) 및 그리드 회전각도(Angle)가 포함되며, 이를 통해 사용자로부터 선택되는 그리드 사양에 따라 X선 촬영 시뮬레이션을 수행하도록 구성된다.
이때, 스트립 밀도(Strip Density)는, 1인치당 스트립 라인수를 의미하며, 시중에 유통되는 다양한 그리드의 스트립 밀도 규격이 옵션으로 제공되어 사용자가 이렇게 제공되는 스트립 밀도 규격 옵션을 선택함으로써, 선택된 스트립 밀도를 갖는 그리드가 적용된 X선 촬영 시뮬레이션 결과를 제공받을 수 있다.
또한, 사용자에게 제공되는 그리드 종류(Grid type)의 옵션에는, 통상 사용되는 일반적인 1차원의 그리드인 "Grid" 와 1차원의 그리드(Grid) 두 개를 겹쳐 형성한 격자형의 "CrissCross" 그리드가 포함되어, 사용자는 상술한 두 가지 그리드 종류 중 자신이 적용하고자 하는 그리드를 선택하여 X선 촬영 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
그리드 격자비(Grid Ratio)는, 그리드를 구성하는 스트립의 높이와 두 스트립 간의 거리 비로서, 사용자는 사용자 인터페이스를 통해 제공되는 다양한 종류의 그리드의 사양에 따라 적용하고자 하는 그리드 격자비를 직접 선택할 수 있다.
한편, 통상 그리드의 스트립 간격과 디텍터의 픽셀 크기가 서로 다른 경우, 그리드 라인과 디텍터 라인이 서로 평행하게 나란히 배치되면, 촬영되는 X선 영상에서 무아레 현상과 같은 아티팩트가 오히려 심해지는 현상이 종종 발생하게 되는데, 이를 방지하기 위해 실제 X선 촬영 장치에서는 그리드 라인과 디텍터 라인을 소정의 각도만큼 서로 어긋나게 정렬하여 사용하면 그 현상이 완화될 수 있으므로, 본 발명에서는, 그리드 사양 선택 화면에서 사용자에게 그리드와 디텍터 간의 회전각도(Angle)를 선택할 수 있도록 제공하여, 다양한 회전각도에 따라 X선 촬영 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 구성된다.
나아가, 본 발명에서는 단지 사용자뿐만 아니라, X선 그리드 개발자들이 각각의 X선 촬영 환경에 최적화된 X선 그리드를 설계·제작할 수 있도록 지원하는 기능도 제공하는데, 이를 위해서, 단순히 상술한 시중의 스트립 밀도를 선택하는 대신에, 개발자 스스로 그리드를 구성하는 스트립 두께(Thickness), 즉 스트립을 구성하는 X선 흡수재(Absorber), X선 투과재(InterSpace) 및 접착제(Glue)의 두께를 각각 입력하여 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 지원함으로써, 개발자가 직접 다양한 설계 조건을 적용하여 각각의 개별 촬영 장치에 최적화된 X선 그리드를 설계할 수 있도록 지원한다. 뿐만 아니라, 그리드 격자비(Grid Ratio)에 있어서도, 본 발명에서는 미리 설정된 특정 그리드 격자비를 선택하는 대신에 개발자가 그리드의 높이를 자유롭게 조정함으로써 다양한 X선 시뮬레이션 결과를 제공받도록 구성될 수도 있다.
이후, 상술한 정보들이 모두 입력 및 선택되면, 본 발명에서는 입력된 X선 촬영 조건에 따라 몬테 카를로 시뮬레이션 방법을 이용한 GATE 기반의 시뮬레이션 프로그램을 활용하여 X선 촬영 시뮬레이션을 수행(S130)하고, 이러한 X선 촬영 시뮬레이션의 결과로 도출되는 시뮬레이션 결과를 사용자 인터페이스를 통해 사용자 단말기의 화면 상에 나타내어 사용자에게 제공하는 동시에, 시뮬레이션 결과를 저장(S140)하도록 구성된다.
이때, 시뮬레이션 결과를 저장함에 있어서는, X선 촬영 시뮬레이션 수행을 위해 입력되는 X선 촬영 환경 데이터와 사용자로부터 선택된 그리드의 사양을 비롯하여 X선 촬영 시뮬레이션 결과로 도출되는 X선 영상 및 물리적 특성값들이 함께 저장된다.
이와 같이, 사용자가 X선 촬영 환경을 설정하면, 그리드 사양 입력 화면에 제공되는 다양한 사양 설정값을 변경해가면서 반복적으로 시뮬레이션을 수행할 수 있으며, 또는, 촬영 환경 조건을 변경해가면서 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
즉, 사용자는 사용자 인터페이스를 통해 특정 X선 촬영 환경에서 디텍터의 픽셀 갯수, 크기 및 X선 선질 등을 바꿔가며 시뮬레이션을 수행함으로써 다양한 촬영 환경에 적합한 그리드를 선정할 수 있다.
뿐만 아니라, X선 그리드 개발자의 경우에는, 사용자 인터페이스를 통해 그리드의 사양을 다양하게 변화시켜 시뮬레이션을 수행함으로써 특정 환경에 적합한 사양을 갖는 그리드를 설계할 수 있다.
한편, 상술한 도 2 내지 도 3에서는 디텍터 사양, 기타 촬영 환경 정보 입력 화면 및 그리드 사양 선택 화면을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 사용자 인터페이스를 통해 제공되는 입력 화면은 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 이외의 다양한 디텍터 사양, 촬영 환경 정보 입력 요소 및 그리드 사양 선택 요소가 제공될 수도 있고, 각 화면의 구성 역시 사용자 인터페이스의 사전 설정에 따라 자유롭게 구성될 수 있음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 X선 촬영 시뮬레이션을 수행하여 도출되는 다수개의 시뮬레이션 특성값을 각각의 그리드별로 비교하여 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 X선 촬영 시뮬레이션을 통해 도출되는 X선 영상들을 예로써 보여주는 도면이다.
본 발명에서는, 상술한 바와 같이 제공되는 사용자 인터페이스를 통해 입력되는 입력값을 기반으로, 선택된 사양의 그리드가 적용된 다양한 촬영 환경에서 촬영되는 영상을 시뮬레이션하게 되는데, X선 촬영 시뮬레이션 결과로 물리적 특성값을 도출하며, 이렇게 도출되는 물리적 특성값에는, MTF(변조 전달 함수)와 eDQE(유효 검출양자효율) 및 NNPS(정규화 잡음력 스펙트럼) 등이 포함될 수 있다.
도 4는 이와 같이 다양하게 변경되는 X선 촬영 환경 정보에 따라 시뮬레이션을 수행하여 도출된 시뮬레이션 특정값을 예로써 보여주는 도면으로서, 도 4의 (a)에서는 시뮬레이션을 수행한 결과로 도출된 MTF(변조 전달 함수)를 사용자가 선택한 사양의 그리드(그리드 #1 내지 그리드 #3)별로 비교하여 제공하고 있으며, (b)에서는 eDQE(유효 검출양자효율)를, (c)에서는 NNPS(정규화 잡음력 스펙트럼)를 각각의 그리드별로 비교하여 제공하고 있다.
이때, 각 그래프는 각각의 그리드를 적용한 시뮬레이션 결과에 따라 X선 영상에서 각 위치별로 측정되는 MTF, eDQE 및 NNPS값을 비교하여 보여주고 있는데, 이때 본 실시예에 적용된 그리드 #1 내지 그리드 #3은 그리드 Ratio의 차이만 있을 뿐, 디텍터 사양을 비롯한 다른 X선 촬영 조건은 모두 동일하게 설정된 사례를 적용하였다.
비교 결과를 살펴보면, 도 4의 (a) 내지 (c)에서 확인되듯이, 그리드 #3을 적용한 경우, 상대적으로 가장 높은 MTF 및 eDQE 값을 갖는 것으로 나타나며, 세 경우 모두 NNPS 값에서는 그리 큰 차이를 보이고 있지 않으므로, 해당 시뮬레이션이 적용된 X선 촬영 환경에서는 그리드 #3을 사용하는 경우 가장 높은 선명도의 X선 촬영 영상을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상술한 MTF(변조 전달 함수), eDQE(유효 검출양자효율) 및 NNPS(정규화 잡음력 스펙트럼) 등의 물리적 특성값 이외에도, 시뮬레이션 수행을 통해 얻어지는 X선 영상 자체를 직접 디스플레이하여 제공하도록 구성될 수도 있으며, 도 5는 이와 같이 시뮬레이션 수행 결과로 얻어지는 X선 영상을 보여주는 사례이다.
도 5를 살펴보면, 도 5의 (a) 및 (b)에 나타난 X선 영상은 본 발명의 다른 실시예에 따른 X선 촬영 조건에서 서로 다른 스트립 밀도를 갖는 두 종류의 그리드(그리드 #4, 그리드 #5)를 각각 적용하여 시뮬레이션을 수행한 결과로부터 얻어지는 X선 영상을 비교하여 보여주고 있다.
이를 참고하여, 도 5의 (a)에 나타난 그리드 #4와 (b)에 나타난 그리드 #5를 보다 자세히 살펴보면, 도 5의 (a)에는, X선 영상 내에 밝은 줄무늬 형태가 일정하게 나타난 것을 확인할 수 있는데, 이는 X선 촬영 영상에 빈번하게 발생하는 라인 아티팩트로, X선 영상에 라인 아티팩트가 발생하면, X선 촬영 영상을 통한 환자의 의료 진단 과정에서 심각한 문제를 발생시킬 수 있는 우려가 있다.
반면에, 도 5의 (b)에서는, 상술한 도 5의 (a)와 같은 라인 아티팩트가 거의 발견되지 않으며, 도 5의 (a)와 비교했을때 상대적으로 균일한 영상 품질을 나타냄을 확인할 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 다른 실시예에 따른 X선 촬영 환경에서는 그리드 #5가 상대적으로 적합한 그리드임을 알 수 있다.
즉, 도 5에서 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 방법에서는, 사용자에게 상술한 도 4에 나타난 물리적 특성값을 제공할 뿐만 아니라, 사용자 인터페이스를 통해 실제 X선 촬영의 결과로 예측되는 영상을 함께 비교하여 제시함으로써, 사용자는 X선 촬영 환경에서 각 촬영 장치에 적합한 그리드를 보다 효과적으로 선정할 수 있는 환경을 제공받을 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 적용되는 GATE 기반의 시뮬레이션을 통해 도출된 결과와 해당 그리드를 적용하여 실제 X선 촬영을 수행하여 도출된 결과의 영상 특성을 비교하여 보여주는 그래프이다.
앞에서 간략히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 방법에서 수행되는 GATE 기반의 시뮬레이션은, 몬테 카를로 기법 시뮬레이션의 툴킷인 Geant 4(Geometry ANd Tracking)의 GATE(Geant4 Application for Emission Tomography) 기반의 시뮬레이션이며, 이러한 시뮬레이션은 방사선 시뮬레이션 분야에서 널리 사용되고 있는 기술로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6은, 상술한 바와 같은 GATE 기반의 시뮬레이션을 수행하여 얻어진 결과와, 촬영 장치에 각각의 해당 그리드를 적용하여 실제 X선 촬영을 수행하여 얻어진 결과를 비교하여 보여주는 그래프로서, 모두 5가지의 각기 다른 사양을 갖는 그리드를 적용하여, 본 발명에 적용되는 GATE 기반의 시뮬레이션을 통한 영상(실시예)과 실제 X선 촬영 장치를 통해 촬영한 영상(비교예)의 NNPS 값을 비교하여 보여주는 도면이다.
도면을 참고하여 각각의 5가지 그리드가 적용된 비교예 및 실시예를 비교하여 살펴보면, 비교예와 실시예가 약간의 차이만을 보일 뿐, 극히 유사한 경향을 보이는 것을 알 수 있고, 그에 따라 본 발명에 따른 GATE 기반의 시뮬레이션을 수행하는 경우, 실제 촬영 영상을 상당히 정확하게 모사함을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따라 GATE 기반의 시뮬레이션을 수행하여 X선 촬영장치에 최적화된 X선 그리드의 사양을 선정하기 위한 사용자 인터페이스를 제공하면, 사용자는 실제 X선 촬영을 수행하여 도출된 결과와 매우 유사한 수준의 X선 그리드의 영상을 제공받을 수 있어, 본 발명의 사용자 인터페이스를 통해 제공되는 다양한 종류의 X선 그리드 사양에 따라, 각각의 개별 촬영환경에 구비된 X선 촬영장치에 최적화된 X선 그리드의 사양을 보다 효과적으로 선정할 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 방법은, 각 촬영 환경에 구비된 디텍터의 사양, X선 촬영 환경 조건 등과 같은 기본적인 정보를 입력하고 사전에 저장되어 제공되는 그리드의 사양 옵션을 선택하는 간단한 구성만으로도 실제 촬영 결과와 유사한 X선 시뮬레이션 영상과 물리적 특성값들을 도출하는 사용자 인터페이스가 제공됨으로써, 사용자로 하여금 보다 편리하게 최적의 그리드를 선정할 수 있도록 지원할 뿐만 아니라, 실제 X선 촬영을 수행하여 도출된 결과와 유사한 수준의 물리적 특성값 및 X선 영상을 도출하여 사용자가 각 촬영 장치에 적합한 그리드를 용이하게 선택하도록 지원하는 효과가 있다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.
Claims (11)
- X선 촬영 장치에 최적화된 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 방법에 있어서,
사용자에게 자신이 선택하고자 하는 그리드가 적용될 X선 촬영 장치의 촬영 환경 데이터 입력 화면을 제공하여, 촬영 장치에 적용되는 디텍터 사양 및 촬영 환경 정보가 포함된 촬영 환경 데이터를 입력받는 단계;
사용자에게 그리드 사양 선택 정보 입력 화면을 제공하여 그리드 사양 선택 정보를 입력받는 단계;
상기 입력된 촬영 환경 데이터와 그리드 사양 선택 정보에 따라, GATE 기반의 X선 촬영 시뮬레이션을 수행하는 단계;
상기 시뮬레이션 결과를 사용자에게 제공하는 단계;
를 포함하여 구성되되,
동일한 촬영 환경 데이터에 대해, 상기 사용자로부터 그리드 사양 선택 정보를 입력받는 단계 및 X선 촬영 시뮬레이션을 수행하는 단계를 반복 수행하여,
동일한 촬영 환경에서 서로 다르게 입력된 다수의 그리드 선택 사양에 대한 시뮬레이션 결과를 비교하여 제공하는 것을 특징으로 하는 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 디텍터 사양에는,
디텍터를 구성하는 픽셀 갯수(가로×세로) 및 픽셀 크기가 포함되는 것을 특징으로 하는 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 촬영 환경 정보에는,
촬영 환경에 적용되는 X선 선질, 광자수 및 팬텀 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 방법.
- 제 4항에 있어서,
상기 X선 선질에는,
RQR4(60kV), RQR6(80kV), RQR8(100kV), RQR9(120kV), DQE100(100kV), NDT160(160kV), NDT225(225kV) 및 NDT240(240kV)가 포함되는 것을 특징으로 하는 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 방법.
- 제 4항에 있어서,
상기 광자수는,
2500×내지 15000×
의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 하는 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 방법.
- 제 4항에 있어서,
상기 팬텀 정보에 포함되는 팬텀 물질에는,
물(Water), 알루미늄(Aluminium) 및 PMMA(Poly methyl methacrylate)가 포함되는 것을 특징으로 하는 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 그리드 사양 선택 정보에는,
그리드의 스트립 밀도(Strip Density), 그리드 종류(Grid type), 그리드 격자비(Grid Ratio) 및 그리드 회전각도(Angle)가 포함되는 것을 특징으로 하는 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 그리드 사양 선택 정보에는,
그리드의 스트립 두께(Thickness) 및 그리드 높이 선택 정보가 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 방법.
- 제 1항에 있어서,
사용자에게 제공되는 상기 시뮬레이션 결과에는,
상기 X선 촬영 시뮬레이션을 통해 획득되는 X선 촬영 영상과 상기 X선 촬영 영상으로부터 도출되는 물리적 특성값이 포함되는 것을 특징으로 하는 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 방법.
- 제 10항에 있어서,
상기 물리적 특성값에는,
MTF(변조 전달 함수), eDQE(유효 검출양자효율) 및 NNPS(정규화 잡음력 스펙트럼)가 포함되는 것을 특징으로 하는 최적 그리드 사양 선정을 위한 사용자 인터페이스 제공 방법.
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