KR102346588B1 - 고속 구강 방사선 센서 및 이를 포함하는 구강단층촬영장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고속 구강 방사선 센서 및 이를 포함하는 구강단층촬영장치에 관한 것으로서, 본 발명의 구강단층촬영장치는, 진단대상인 치아에 근접하게 이동 가능한 아암을 포함하는 기구부로서, 상기 아암의 단부에 장착된 방사선 조사장치를 포함하는, 상기 기구부, 상기 기구부의 아암의 이동을 구동하는 모터를 포함하는 구동부로서, 구동신호에 따라 상기 모터를 동작시켜 상기 아암의 위치를 변경시키는 상기 구동부, 및 검사시작에 따라, 단층촬영이 이루어지도록 방사선 조사를 제어하되, 상기 아암의 위치 변경을 위한 상기 구동신호를 상기 구동부로 전송하여 상기 아암의 변경된 위치에서 상기 방사선 조사가 이루어지도록 상기 방사선 조사장치를 제어함에 따라, 상기 진단대상을 사이에 두고 상기 방사선 조사장치의 반대편에 설치된 방사선 검출 센서를 통해 상기 진단대상을 투과한 방사선에 대한 전기적 신호를 수집하여 3차원 단층촬영영상을 생성하는 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 디지털 구강 단층촬영장치(digital tomosynthesis)에 관한 것으로서, 특히, X-선 등 방사선에 대한 실시간 고속의 영상센서를 이용하고 저선량 및 고해상도가 가능한 구강단층촬영장치에 관한 것이다.
매년 성인의 경우 구강내 치아 및 치아 주변조직에 대한 이상 여부를 X-선 영상촬영 장치를 이용해서 검진을 하고 있는 실정이며, 일반적으로 구강내 X-선 영상 찰영장치는 비교적 간단하게 좁은 공간에서 빠르게 환자의 치아를 촬영하여야 하는 제약이 있다. 기존의 CT(Computed Tomography)는 360도 회전하면서 획득한 많은 2D 영상들을 알고리즘을 이용하여 좀더 많은 깊이 정보 기반의 3차원 영상 및 단층 영상들을 제공해 줄 수 있지만, CT는 촬영시간도 많이 소요되고 방사선 선량도 매우 높으며 장비가격이 고가라는 단점이 있다.
일반적인 구강내 X-선 영상 촬영장치의 영상은 왜곡이 적고, 영상의 해상도가 높으며, 방사선 노출이 적은 장점이 있고, 또한 구강 전용 X-선 센서는 화소가 작기 때문에 치아의 상태를 좋은 화질로 구현할 수 있다.
그러나, 일반적인 구강내 엑스선 영상촬영장치는 촬영대상인 치아 및 치아주변조직이 2차원 평면에 중첩되는 2D 투과영상을 보여주며, 구강 내 1회 X-선 영상 촬영만으로는 정확한 치아의 상태 및 병소를 파악할 수 없다는 문제가 있다. 따라서, 여러 번 구강내 X-선 촬영을 해야 하는 번거로움이 존재한다. 이외에도, 2D 평면 X-선 영상은 구강 영역내의 정확한 깊이(depth) 및 위치를 파악할수 없으며, 특히 인접 치간의 충치, 치근 파절, 치주의 병소 등은 깊이 정보가 없기 때문에 중첩되어 보이거나 구별하기 힘들기 때문에 의사의 정확한 진단이 어려운 실정이다.
관련 문헌으로서 미국 공개특허 US 2017/0311911 A1, 미국 공개특허 US 2017/0319160 A1 등이 참조될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, X-선 등 방사선에 대한 실시간 고속의 영상센서를 이용하고, CT보다 제한된 스캔 각도(예, 10~20도)에서 적은 수의 2D 촬영, 빠른 스캔 시간으로 영상 획득이 이루어지도록 구강내 치아를 단층촬영하여 치아의 깊이 방향으로 단층촬영 영상을 확인하기 때문에 좀더 정확하고 정밀한 치아상태, 병변 등을 확인 가능한, 저선량 및 고해상도가 가능한 디지털 구강단층촬영장치를 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의일면에 따른 단층촬영장치는, 진단대상에 근접하게 이동 가능한 아암을 포함하는 기구부로서, 상기 아암의 단부에 장착된 방사선 조사장치를 포함하는, 상기 기구부; 상기 기구부의 아암의 이동을 구동하는 모터를 포함하는 구동부로서, 구동신호에 따라 상기 모터를 동작시켜 상기 아암의 위치를 변경시키는 상기 구동부; 및 검사시작에 따라, 단층촬영이 이루어지도록 방사선 조사를 제어하되, 상기 아암의 위치 변경을 위한 상기 구동신호를 상기 구동부로 전송하여 상기 아암의 변경된 위치에서 상기 방사선 조사가 이루어지도록 상기 방사선 조사장치를 제어함에 따라, 상기 진단대상을 사이에 두고 상기 방사선 조사장치의 반대편에 설치된 방사선 검출 센서를 통해 상기 진단대상을 투과한 방사선에 대한 전기적 신호를 수집하여 3차원 단층촬영영상을 생성하는 제어부를 포함한다.
상기 진단대상은 구강 내의 치아를 포함하고, 상기 방사선 검출 센서가 상기 치아를 사이에 두고 상기 아암의 반대편에 설치된다.
상기 구동부는, 상기 구동신호에 따라 상기 아암의 단부를 상하 높이 이동시키며, 각각의 높이에서 상기 진단대상과 일정 거리를 유지하면서 상기 진단대상을 중심으로 소정의 스캔 각도 범위에서 상기 위치를 변경시킨다. 상기 스캔 각도는 10~20도 범위인 것이 바람직하다.
상기 방사선 검출 센서는, 30FPS(frame per second) 이상의 영상 획득이 가능한 동영상용 센서일 수 있으며, 상기 방사선 검출 센서는, 전해상도 모드 및 비닝 모드로 동작 가능한 CMOS 이미지 센서를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 아암의 단부를 상하 높이 이동시키고 각각의 높이에서 상기 진단대상을 중심으로 소정의 스캔 각도 범위에서 상기 위치를 변경시키면서, 상기 방사선 검출 센서로부터 획득한 상기 전기적 신호를 이용하여 생성한 각 위치에 대한 복수의 2차원 영상을 합성하여 상기 진단대상의 앞뒤에 대하여 구분이 가능한 상기 3차원 단층촬영영상을 획득함으로써, 상기 진단 대상을 회전하면서 각 방향에서의 입체 영상의 확인이 가능하게 할 수 있다.
본 발명에 따른 저선량 및 고해상도가 가능한 디지털 구강단층촬영장치는, X-선 등 방사선에 대한 실시간 고속의 영상센서를 이용하고, CT보다 제한된 스캔 각도(예, 10~20도)에서 적은 수의 2D 촬영, 빠른 스캔 시간으로 영상 획득이 이루어지도록 구강내 치아를 단층촬영하여 치아의 깊이 방향으로 단층촬영 영상을 확인하기 때문에 좀더 정확하고 정밀한 치아상태, 병변 등을 확인이 가능하다. 향후 기존 2D 촬영장치와 동일한 방사선량을 이용하면서 3차원 단층영상을 보여주기 위한 장치들의 요구가 치과시장에 앞으로 많을 것으로 전망되므로, 구강내 치아 검사를 기존 2-D X선 영상을 가지고 판독하거나 판단하는 것이 아니라 본 발명과 같은 단층촬영장치가 치아 검사 판독용으로 유용하게 활용될 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는 첨부도면은, 본 발명에 대한 실시예를 제공하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 구강단층촬영장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 방사선 조사장치가 장착되는 기구부의 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 구강단층촬영장치의 동작 설명을 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명에서의 2차원 영상 처리와 3차원 단층촬영영상의 획득 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 구강단층촬영장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 방사선 조사장치가 장착되는 기구부의 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 구강단층촬영장치의 동작 설명을 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명에서의 2차원 영상 처리와 3차원 단층촬영영상의 획득 방식을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 구강단층촬영장치(100)를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 도 1의 방사선 조사장치(110)가 장착되는 기구부(130)의 개략적인 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단층촬영장치(100)는, 방사선 조사장치(110)와 방사선 검출 센서(120)를 포함하는 기구부(130), 제어부(150), 메모리(151), 구동부(160), 디스플레이 장치(170)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 단층촬영장치(100)는, 사람 등의 구강 내의 치아를 진단대상(10)으로하는 구강단층촬영장치로서, 방사선 검출 센서(120)는 검사를 위하여 치아와 같은 진단대상을 사이에 두고 기구부(130)의 아암(arm)(131)의 반대편 구강 내에 설치될 수 있다. 이하 단층촬영장치(100)에 대하여, 진단대상을 구강으로 예를 들어 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 동물의 이빨이나 기타 필요한 공업용의 측정장치를 위해서도 적절한 설계변경을 통하여 적용될 수 있다.
기구부(130)는 도 2와 같이 한쪽 끝이 빌딩의 벽이나 무거운 이동식 스테이지 등에 고정되고, 하나 이상의 관절부를 통해 3축(예, x,y,z 직교좌표축), 4축, 또는 5축 이상의 방향으로 위치 이동이 가능한 아암(131)을 포함한다. 아암(131)의 동작은 제어부(150)의 제어를 받는 구동부(160)의 구동에 의해 이루어진다. 아암(131)의 단부에는 방사선 조사장치(110)가 장착되어 있으며, 검사를 위하여 아암(131)은 치아와 같은 진단대상(10)에 근접하게 이동 가능하도록 제어되어, 방사선 조사장치(110)가 진단대상으로 방사선을 방사할 수 있도록 구성된다.
이를 위하여 구동부(160)는 기구부(130)의 아암(131)의 이동을 구동하는 모터(또는 액츄에이터 등)(도시되지 않음)를 포함하고 있으며, 3차원 단층촬영영상을 획득하기 위한 제어부(150)의 구동신호에 따라 구동부(160)는 모터를 동작시켜 아암(131)의 위치를 변경시킬 수 있다.
제어부(150)는 이와 같은 방사선 조사장치(110)와 방사선 검출 센서(120)를 포함하는 기구부(130) 이외에도, 메모리(151), 구동부(160), 디스플레이 장치(170) 등 구강단층촬영장치(100)를 구성하는 모든 구성요소들의 전반적인 제어를 수행한다. 제어부(150)는 반도체 프로세서 등 하드웨어로 이루어질 수 있으며, 필요에 따라 응용 프로그램과 같은 소프트웨어와 함께 결합하여 동작될 수도 있다.
진단대상(10)인 치아에 대하여 검사를 위하여, 먼저, 해당 치아가 있는 부위의 구강 안쪽에 소정의 방사선 검출 센서(120)를 설치하고, 기구부(130)의 아암(131)의 단부에 장착된 방사선 조사장치(110)가 진단대상(10)에 근접하게 이동하도록 손을 이용한 수동 방식으로 제어할 수 있으며, 또는 제어부(150)와 구동부(160)의 제어에 의한 자동 방식으로 방사선 조사장치(110)가 진단대상(10)에 근접하게 이동하도록 제어될 수 있다.
진단대상(10)에 대해 정위치에 적절히 기구부(130)의 방사선 조사장치(110)와 방사선 검출 센서(120)가 안착되어 검사할 수 있는 상태가 준비되면, 제어부(150)는 검사시작을 위한 별도의 버튼(미도시)을 누르거나 디스플레이 장치(170)의 터치스크린 화면에 표시된 검사시작 탭 등이 터치되면, 검사가 시작되도록 할 수 있으며, 위와 같은 버튼이나 탭 등의 조작에 따른 검사시작에 따라, 제어부(150)는 단층촬영이 이루어지도록 방사선 조사장치(110)의 방사선 조사를 제어하되, 아암(131)의 위치 변경을 위한 구동신호를 구동부(160)로 전송하여 아암(131)의 위치 변경을 제어하고 변경된 위치에서 방사선 조사가 이루어지도록 방사선 조사장치(110)를 제어한다.
진단대상(10)에 방사선(예, X-선, 감마선 등)을 조사하기 위한 방사선 조사장치(110) 및 진단대상(10)을 투과한 광을 검출하는 방사선 검출 센서(120)를 이용하여, 방사선 검출 센서(120)의 광센서 등을 이용해 검출한 전기적 신호를 처리해 방사선 영상을 획득할 수 있다.
특히, 제어부(150)는 방사선 검출 센서(120)로부터 진단대상(10)을 투과한 방사선에 대한 전기적 검출 신호를 수집하여 3차원 단층촬영영상(신호)을 생성할 수 있다. 즉, 제어부(150)는 방사선 검출 센서(120)로부터의 검출 신호를 처리하여 LCD, LED 등의 디스플레이 장치(170)로 출력을 위한 방사선 영상 신호를 생성할 수 있으며, 특히, 아암(131)의 위치 변경을 위한 구동신호를 생성해 구동부(160)로 제공함으로써, 구동부(160)가 해당 구동신호에 따라 아암(131)의 단부를 상하 높이 이동시키고, 해당 높이마다 진단대상(10)과 일정 거리를 유지하면서 진단대상(10)을 중심으로 소정의 스캔 각도 범위(예, 10~20도)에서 위치를 변경시키도록 제어한다.
제어부(150)는 방사선 검출 센서(120)로부터의 검출 신호 또는 이를 처리한 방사선 영상 신호를 메모리(151)에 저장하여 반복적으로 사용될 수 있도록 할 수 있다. 제어부(150)는 이와 같은 검출 신호를 획득하기 위한 검사 종료에 의해 방사선 조사장치(110)와 방사선 검출 센서(120)의 작동이 종료되면 구동부(160)의 작동이 해제되도록 제어할 수 있다. 이외에도, 제어부(150)는 위와 같은 검출 신호를 획득하는 동안 검사 불량 발생 시(예, 영상 신호에 따른 영상 선명도 불량 등), 또는 비상버튼 조작 시에도 구동부(160)의 작동이 해제되도록 제어할 수도 있다.
이와 같이 아암(131)의 구동에 따른 진단대상(10)을 투과한 방사선에 대한 전기적 검출 신호를 생성하는 방사선 검출 센서(120)는 30FPS(frame per second) 이상의 영상 획득이 가능한 동영상용 센서인 것이 바람직하다. 또한, 방사선 검출 센서(120)는 전해상도(full resolution) 모드 및 비닝 모드(binning mode)로 동작 가능한 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서를 포함할 수 있다.
위와 같이 제어부(150)는 아암(131)의 단부를 상하 높이 이동시키고 각각의 높이에서 진단대상(10)을 중심으로 소정의 스캔 각도 범위에서 위치를 변경시키면서, 방사선 검출 센서(120)로부터 획득한 전기적 신호를 이용하여 생성한 각 위치에 대한 복수의 2차원 영상을 획득할 수 있다. 이에 따라 제어부(150)는 아암(131)/ 방사선 조사장치(110)의 해당 상하 이동과 스캔 각도 범위에서 각 위치에 대한 2차원 영상들을 합성하여 진단대상(10)의 앞뒤에 대하여 구분이 가능한 3차원 단층촬영영상을 획득함으로써, 진단 대상(10)을 디스플레이 장치(170) 상에서 회전하면서 각 방향에서의 입체 영상의 확인이 가능하게 할 수 있다.
이하 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 구강단층촬영장치(100)의 작동 방법을 좀 더 자세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 구강단층촬영장치(100)의 동작 설명을 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 먼저, 진단 대상자는 진단대상(10)인 치아에 대하여 검사를 위하여, 기구부(130) 주위의 의자 등에 앉으며, 의사나 전문가 등 판독자는, 해당 치아가 있는 부위의 구강 안쪽에 소정의 방사선 검출 센서(120)를 설치하고, 기구부(130)의 아암(131)의 단부에 장착된 방사선 조사장치(110)가 진단대상(10)에 근접하게 이동하도록 손을 이용한 수동 방식으로 제어할 수 있으며, 또는 제어부(150)와 구동부(160)의 제어에 의한 자동 방식으로 방사선 조사장치(110)가 진단대상(10)에 근접하게 이동하도록 제어할 수도 있다(S310).
진단대상(10)에 대해 정위치에 적절히 기구부(130)의 방사선 조사장치(110)와 방사선 검출 센서(120)가 안착되어 검사할 수 있는 상태가 준비되면, 제어부(150)는 검사시작을 위한 별도의 버튼(미도시)을 누르거나 디스플레이 장치(170)의 터치스크린 화면에 표시된 검사시작 탭 등이 터치되면, 검사가 시작되도록 할 수 있으며, 위와 같은 버튼이나 탭 등의 조작에 따른 검사시작에 따라, 제어부(150)는 단층촬영이 이루어지도록 방사선 조사장치(110)의 방사선 조사를 제어하되, 아암(131)의 위치 변경을 위한 구동신호를 구동부(160)로 전송하여 아암(131)의 위치 변경을 제어하고 변경된 위치에서 방사선 조사가 이루어지도록 방사선 조사장치(110)를 제어한다(S320).
이때, 제어부(150)는 방사선 검출 센서(120)로부터 진단대상(10)을 투과한 방사선에 대한 전기적 검출 신호를 수집하여 3차원 단층촬영영상(신호)을 생성할 수 있다. 즉, 제어부(150)는 방사선 검출 센서(120)로부터의 검출 신호를 처리하여 LCD, LED 등의 디스플레이 장치(170)로 출력을 위한 방사선 영상 신호를 생성할 수 있으며, 특히, 아암(131)의 위치 변경을 위한 구동신호를 생성해 구동부(160)로 제공함으로써, 구동부(160)가 해당 구동신호에 따라 아암(131)의 단부를 상하 높이 이동시키고, 해당 높이마다 진단대상(10)과 일정 거리를 유지하면서 진단대상(10)을 중심으로 소정의 스캔 각도 범위(예, 10~20도)에서 위치를 변경시키도록 제어한다(S330).
제어부(150)는 방사선 검출 센서(120)로부터의 검출 신호 또는 이를 처리한 방사선 영상 신호를 메모리(151)에 저장하여 반복적으로 사용될 수 있도록 할 수 있다. 제어부(150)는 이와 같은 검출 신호를 획득하기 위한 검사 종료에 의해 방사선 조사장치(110)와 방사선 검출 센서(120)의 작동이 종료되면 구동부(160)의 작동이 해제되도록 제어할 수 있다. 이외에도, 제어부(150)는 위와 같은 검출 신호를 획득하는 동안 검사 불량 발생 시(예, 영상 신호에 따른 영상 선명도 불량 등), 또는 비상버튼 조작 시에도 구동부(160)의 작동이 해제되도록 제어할 수도 있다.
이와 같이 아암(131)의 구동에 따른 진단대상(10)을 투과한 방사선에 대한 전기적 검출 신호를 생성하는 방사선 검출 센서(120)는 30FPS 이상의 영상 획득이 가능한 동영상용 센서인 것이 바람직하다. 또한, 방사선 검출 센서(120)는 전해상도(full resolution) 모드 및 비닝 모드(binning mode)로 동작 가능한 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서를 포함할 수 있다. 즉, 방사선 검출 센서(120)는 고속, 고민감도, 고해상도 특성을 모두 갖추도록 CMOS 이미지 센서로 구현될 수 있다.
기존에는 1FPS씩 영상을 획득하는 정지 영상을 이용하였지만, 본 발명에서는 이를 대체하여, 예를 들어, 실시간 고속으로 최대 30FPS 이상을 획득할 수 있는 동영상용 구강 방사선영상센서를 이용함으로써, 빠르게 스캔이 가능하여 환자 불편함을 크게 해소할 수 있게 된다. 또한, 방사선 검출 센서(120)는 고민감도(sensitivity)로 설계된 CMOS 이미지 센서로 구현되어 적은 X-선 등의 방사선 선량을 사용하여도 기존과 동일한 반응 신호를 보여줄 수 있게 되고, 적은 양의 방사선을 사용할 수 있기 때문에 많은 양의 영상 데이터를 획득하는 데에도 유리하게 된다. 이외에도 방사선 검출 센서(120)는 고해상도의 신틸레이터와 고해상도 방사선영상센서로서 CMOS 이미지 센서를 채용하여 전해상도(full resolution) 모드에서 영상의 해상도를 높일 수 있고, 좀더 빠른 영상을 위해서는 인접한 다수의 픽셀들을 1개의 픽셀로 그룹화(grouping)하여 해상도는 낮지만 처리 속도를 높이는 비닝 모드(binning mode)로 동작도 가능하다.
위와 같이 제어부(150)는 아암(131)의 단부를 상하 높이 이동시키고 각각의 높이에서 진단대상(10)을 중심으로 소정의 스캔 각도 범위에서 위치를 변경시키면서, 방사선 검출 센서(120)로부터 획득한 전기적 신호를 이용하여 생성한 각 위치에 대한 복수의 2차원 영상을 획득할 수 있다. 이에 따라 제어부(150)는 아암(131)/ 방사선 조사장치(110)의 해당 상하 이동과 스캔 각도 범위(예, 10~20도)에서 각 위치에 대한 2차원 영상들을 합성하여(S340) 진단대상(10)의 앞뒤에 대하여 구분이 가능한 3차원 단층촬영영상을 획득함으로써, 진단 대상(10)을 디스플레이 장치(170) 상에서 회전하면서 각 방향에서의 입체 영상의 확인이 가능하게 할 수 있다(S350).
예를 들어, 도 4와 같이, 진단대상(10)의 각 위치에 대한 2차원 영상들은 진단대상(10)의 앞뒤 A, B가 방사선 검출 센서(120)를 통해 서로 다른 위치(1,2,3)에서 검출되지만, 소정의 알고리즘에 따라 각 위치에 대한 2차원 영상들의 좌표계 변환을 통해 A, B가 위치한 각 평면 상의 위치에 대한 데이터, 즉, A 위치 데이터 또는 B 위치 데이터가 강조되는 데이터가 될 수 있다. 이와 같은 영상 합성을 기초로 디스플레이 장치(170) 상에서 회전하면서 각 방향에서의 해당 입체 영상의 확인이 가능하게 3차원 단층촬영영상을 생성할 수 있다.
CT 영상을 위한 영상 합성 방식과는 달리, 본 발명에서는 360도가 아닌 소정의 스캔 각도 범위(예, 10~20도)에 대한 적은 수의 2차원 영상들을 합성하여 3차원 단층촬영영상으로 재구성하므로, CT 영상을 위한 기존의 FDK(Feldkamp, Davis, Kress) 알고리즘 대신, 반복적인(iterative) 재구성(reconstruction) 알고리즘으로서 Compressed sensing(압축 센싱) 기법과 SART(simultaneous algebraic reconstruction technique) 기법 등이 유용하게 사용된다. 이와 같은 새로운 재구성 알고리즘에 기초한 차원 단층촬영영상은 많은 데이터를 사용하는 기존의 방식과 유사한 영상 화질을 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 저선량 및 고해상도가 가능한 디지털 구강단층촬영장치(100)는, X-선 등 방사선에 대한 실시간 고속의 영상센서를 이용하고, CT 보다 제한된 스캔 각도(예, 10~20도)에서 적은 수의 2D 촬영, 빠른 스캔 시간으로 영상 획득이 이루어지도록 구강내 치아를 단층촬영하여 치아의 깊이 방향으로 단층촬영 영상을 확인하기 때문에 좀더 정확하고 정밀한 치아상태, 병변 등을 확인이 가능하다. 향후 기존 2D 촬영장치와 동일한 방사선량을 이용하면서 3차원 단층영상을 보여주기 위한 장치들의 요구가 치과시장에 앞으로 많을 것으로 전망되므로, 구강내 치아 검사를 기존 2-D X선 영상을 가지고 판독하거나 판단하는 것이 아니라 본 발명과 같은 단층촬영장치가 치아 검사 판독용으로 유용하게 활용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
방사선 조사장치(110)
방사선 검출 센서(120)
기구부(130)
제어부(150)
메모리(151)
구동부(160)
디스플레이 장치(170)
방사선 검출 센서(120)
기구부(130)
제어부(150)
메모리(151)
구동부(160)
디스플레이 장치(170)
Claims (7)
- 3차원 단층촬영영상을 획득하기 위한 단층촬영장치에 있어서,
진단대상에 근접하게 이동 가능한 아암을 포함하는 기구부로서, 상기 아암의 단부에 장착된 방사선 조사장치를 포함하는, 상기 기구부;
상기 기구부의 아암의 이동을 구동하는 모터를 포함하는 구동부로서, 구동신호에 따라 상기 모터를 동작시켜 상기 아암의 위치를 변경시키는 상기 구동부; 및
검사시작에 따라, 단층촬영이 이루어지도록 방사선 조사를 제어하되, 상기 아암의 위치 변경을 위한 상기 구동신호를 상기 구동부로 전송하여 상기 아암의 변경된 위치에서 상기 방사선 조사가 이루어지도록 상기 방사선 조사장치를 제어함에 따라, 상기 진단대상을 사이에 두고 상기 방사선 조사장치의 반대편에 설치된 방사선 검출 센서를 통해 상기 진단대상을 투과한 방사선에 대한 전기적 신호를 수집하여 3차원 단층촬영영상을 생성하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
a) 상기 아암의 단부를 상하 높이 이동시키고 각각의 높이에서 상기 진단대상을 중심으로 소정의 제한된 스캔 각도 범위에서 상기 아암의 위치를 이동하여, 각 스캔 각도 마다 상기 진단 대상의 깊이 방향에 대해 상기 방사선 검출 센서에서 검출되는 상기 방사선에 의한 2차원 영상을 획득하되, 상기 각 스캔 각도 마다 상기 진단 대상의 깊이에 대해 상기 방사선 검출 센서의 평면 상에 투영된 상기 방사선의 상기 2차원 영상을 획득하며,
b) 스캔 각도별 각각의 상기 2차원 영상에 대해 좌표계 변환으로 2차원 영상들을 합성하여, 각 깊이의 해당 위치에 대한 스캔 각도별 테이터를 서로 인접한 위치에 표시하여, 해당 위치에 대한 데이터를 강조하는 영상으로 재구성하고,
상기 단층촬영장치는, 상기 3차원 단층촬영영상을 획득하기 위해, 단층촬영영상을 위한 기존의 FDK(Feldkamp, Davis, Kress) 알고리즘이 아닌, Compressed sensing 또는 SART(simultaneous algebraic reconstruction technique) 기법의 반복 재구성 알고리즘으로, 상기 2차원 영상을 상기 3차원 단층촬영영상으로 재구성하기 위한 것으로,
상기 구동신호에 따라 360도가 아닌 10~20도 범위의 스캔 각도로 상기 위치를 변경시켜서 상기 3차원 단층촬영영상을 획득하되,
상기 방사선 검출 센서는, 신틸레이터 및 CMOS 이미지 센서를 구비하는 동영상용 센서인, 단층촬영장치. - 제1항에 있어서,
상기 진단대상은 구강 내의 치아를 포함하고, 상기 방사선 검출 센서가 상기 치아를 사이에 두고 상기 아암의 반대편에 설치된 것을 특징으로 하는 단층촬영장치. - 제1항에 있어서,
상기 구동부는, 상기 구동신호에 따라 상기 아암의 단부를 상하 높이 이동시키며, 각각의 높이에서 상기 진단대상과 일정 거리를 유지하면서 상기 진단대상을 중심으로 상기 스캔 각도 범위에서 상기 위치를 변경시키는 것을 특징으로 하는 단층촬영장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 방사선 검출 센서는,
30FPS(frame per second) 이상의 영상 획득이 가능한 동영상용 센서인 것을 특징으로 하는 단층촬영장치. - 제1항에 있어서,
상기 방사선 검출 센서는, 전해상도 모드 및 비닝 모드로 동작 가능한 것을 특징으로 하는 단층촬영장치. - 삭제
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180147914A KR102346588B1 (ko) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 고속 구강 방사선 센서 및 이를 포함하는 구강단층촬영장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20200062480A KR20200062480A (ko) | 2020-06-04 |
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2018
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