KR102372165B1 - 엑스선 영상 장치, 영상 처리 장치 및 영상 처리 방법 - Google Patents

엑스선 영상 장치, 영상 처리 장치 및 영상 처리 방법 Download PDF

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Abstract

멀티 에너지 영상을 이용하여 물질 분리와 산란 보정의 정밀도를 동시에향상시킬 수 있는 엑스선 영상 장치, 영상 처리 장치 및 영상 처리 방법을 제공한다.
일 예시에 따른 엑스선 영상 장치는, 서로 다른 에너지 대역에서 복수의 엑스선 영상을 획득하는 영상 획득부; 상기 복수의 엑스선 영상에 대해 산란 보정을 수행하고, 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하여 물질 정보를 획득하고, 미리 설정된 검증 조건의 만족 여부에 따라 상기 산란 보정과 상기 물질 분리를 반복적으로 수행하는 영상 처리부; 및 상기 획득된 물질 정보를 사용자에게 제공하는 디스플레이부;를 포함한다.

Description

엑스선 영상 장치, 영상 처리 장치 및 영상 처리 방법{X-RAY IMAGING APPARATUS, IMAGE PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR IMAGE PROCESSING}
멀티 에너지 엑스선 영상을 이용하여 물질을 분리하는 엑스선 영상 장치, 영상 처리 장치 및 영상 처리 방법에 관한 것이다.
엑스선 영상 장치는 대상체에 엑스선을 조사하고 대상체를 투과한 엑스선을 검출하여 대상체의 내부 구조를 영상화 할 수 있는 장치이다. 대상체를 구성하는 물질의 특성에 따라 엑스선 감쇠(attenuation) 특성 또는 흡수 특성이 다르다는 점에 기초하여, 대상체를 투과한 엑스선의 세기(intensity)로부터 대상체의 내부구조를 영상화할 수 있다. 그러나, 엑스선 감쇠 특성이 유사한 물질들은 엑스선 영상에서 구별이 어렵고, 엑스선 투영(projection) 영상의 경우에는 대상체의 구성 물질 중 서로 겹쳐있는 물질들끼리의 구별도 어렵다.
멀티 에너지 영상을 이용하여 물질 분리와 산란 보정의 정밀도를 동시에 향상시킬 수 있는 엑스선 영상 장치, 영상 처리 장치 및 영상 처리 방법을 제공한다.
일 예시에 따른 엑스선 영상 장치는, 서로 다른 에너지 대역에서 복수의 엑스선 영상을 획득하는 영상 획득부; 및 상기 복수의 엑스선 영상에 대해 산란 보정을 수행하고, 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하여 물질 정보를 획득하고, 미리 설정된 검증 조건의 만족 여부에 따라 상기 산란 보정과 상기 물질 분리를 반복적으로 수행하는 영상 처리부; 를 포함한다.
상기 영상 처리부는, 상기 검증 조건이 만족되지 않으면, 상기 획득된 물질 정보를 이용하여 상기 복수의 엑스선 영상에 대해 상기 산란 보정을 수행하고, 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대해 상기 물질 분리를 수행할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 상기 물질 정보를 이용하여 상기 복수의 엑스선 영상에 나타난 엑스선 산란을 추정할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 상기 물질 정보를 팩터(factor)로 포함하는 시뮬레이션을 수행하여 상기 복수의 엑스선 영상에 나타난 엑스선 산란을 추정할 수 있다.
상기 검증 조건은, 상기 획득된 물질 정보를 반영하여 계산된 데이터 및 상기 계산된 데이터에 대응되는 측정된 데이터 사이의 차이가 미리 설정된 오차 범위에 포함되는지 여부를 포함할 수 있다.
상기 획득된 물질 정보를 이용하여 정의된 비용 함수의 최소화 여부를 포함할 수 있다.
상기 획득된 물질 정보를 사용자에게 제공하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
상기 디스플레이부는, 상기 획득된 물질 정보를 이용하여 생성된 물질 분리 영상을 디스플레이 할 수 있다.
상기 디스플레이부는, 상기 복수의 엑스선 영상에 가중치 감산(weighted subtraction)을 적용하여 생성된 물질 강조 영상에 상기 획득된 물질 정보를 결합하여 디스플레이 할 수 있다.
상기 복수의 엑스선 영상에 가중치 감산을 적용하여 생성되는 물질 강조 영상 및 상기 물질 분리를 적용하여 생성되는 물질 분리 영상 중 적어도 하나에 대한 선택을 입력 받는 입력부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 엑스선 영상의 촬영 파라미터에 기초하여, 상기 복수의 엑스선 영상에 가중치 감산을 적용하여 생성되는 물질 강조 영상 및 상기 물질 분리를 적용하여 생성되는 물질 분리 영상 중 적어도 하나를 선택하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
다른 예시에 따른 엑스선 영상 장치는, 서로 다른 에너지 대역에서 복수의 엑스선 영상을 획득하는 영상 획득부; 및 상기 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하여 물질 정보를 획득하고, 미리 설정된 검증 조건의 만족 여부에 따라, 상기 획득된 물질 정보를 이용하는 산란 보정 및 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대한 물질 분리를 반복적으로 수행하는 영상 처리부;를 포함한다.
상기 영상 처리부는, 상기 검증 조건이 만족되지 않으면, 상기 획득된 물질 정보를 이용하여 상기 복수의 엑스선 영상에 대해 상기 산란 보정을 수행하고, 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 최초의 물질 분리를, 산란 보정 없이 수행하거나 또는 초기 산란 추정 값을 이용하여 산란 보정을 수행한 후에 수행할 수 있다.
상기 획득된 물질 정보를 사용자에게 제공하는 디스플레이부;를 더 포함할 수 있다.
일 예시에 따른 영상 처리 장치는, 서로 다른 에너지 대역에서 획득된 복수의 엑스선 영상을 수신하는 통신부; 및 상기 복수의 엑스선 영상에 대해 산란 보정을 수행하고, 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하여 물질 정보를 획득하고, 미리 설정된 검증 조건의 만족 여부에 따라 상기 산란 보정과 상기 물질 분리를 반복적으로 수행하는 영상 처리부;를 포함한다.
상기 영상 처리 장치는, 상기 획득된 물질 정보를 사용자에게 제공하는 디스플레이부;를 더 포함할 수 있다.
다른 예시에 따른 영상 처리 장치는, 서로 다른 에너지 대역에서 획득된 복수의 엑스선 영상을 수신하는 통신부; 및 상기 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하여 물질 정보를 획득하고, 미리 설정된 검증 조건의 만족 여부에 따라, 상기 획득된 물질 정보를 이용하는 산란 보정 및 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대한 물질 분리를 반복적으로 수행하는 영상 처리부;를 포함한다.
일 예시에 따른 엑스선 영상 생성 방법은, 서로 다른 에너지 대역에서 획득된 복수의 엑스선 영상에 대해 산란 보정을 수행하는 단계; 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하여 물질 정보를 획득하는 단계; 미리 설정된 검증 조건의 만족 여부에 따라 상기 산란 보정과 상기 물질 분리를 반복적으로 수행하는 단계;를 포함한다.
다른 예시에 따른 엑스선 영상 생성 방법은, 서로 다른 에너지 대역에서 획득된 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하여 물질 정보를 획득하는 단계; 및 미리 설정된 검증 조건의 만족 여부에 따라, 상기 획득된 물질 정보를 이용하는 산란 보정 및 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상을 이용하는 물질 분리를 반복적으로 수행하는 단계;를 포함한다.
일 측면에 따른 엑스선 영상 장치, 영상 처리 장치 및 영상 처리 방법에 의하면, 멀티 에너지 영상을 이용한 물질 분리와 산란 보정의 정밀도를 동시에 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어 블록도이다.
도 2는 엑스선 튜브의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 엑스선 튜브에서 조사되는 엑스선 스펙트럼의 예시를 나타낸 그래프이다.
도 4는 검출된 엑스선을 에너지 대역 별로 분리하는 엑스선 검출기의 단일 픽셀의 회로 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 영상 처리부가 수행하는 물질 분리를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 영상 처리부의 구성이 구체화된 제어 블록도이다.
도 7은 유방을 구성하는 물질들의 엑스선 흡수 특성을 나타낸 도면이다.
도 8은 대상체를 구성하는 물질에 의한 엑스선 산란을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 유방을 구성하는 물질 별 엑스선 산란 특성을 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11은 물질 분리부에서 순환 반복적으로 물질 분리와 산란 보정을 수행하는 동작을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 제어부를 더 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어 블록도이다.
도 13 내지 도 17은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 18a는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치가 일반 라디오그래피를 수행하는 경우의 외관도이다.
도 18b는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치가 맘모그래피를 수행하는 외관도이다.
도 18c는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치가 C-arm 장치인 경우의 외관도이다.
도 19는 일 실시예에 따른 영상 처리 장치의 제어 블록도이다.
도 20은 일 실시예에 따른 영상 처리 장치의 외관도이다.
도 21 및 도 22는 일 실시예에 따른 영상 처리 방법의 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 일 측면에 따른 엑스선 영상 장치, 영상 처리 장치 및 영상 처리 방법의 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(100)는 대상체의 멀티 에너지 엑스선 영상을 획득하는 영상 획득부(110), 멀티 에너지 엑스선 영상을 이용하여 물질 분리와 산란 보정을 수행하는 영상 처리부(120), 물질 분리 결과를 사용자에게 제공하는 디스플레이부(131) 및 영상 획득부, 영상 처리부 또는 디스플레이부의 동작에 관한 제어 명령을 사용자로부터 입력받는 입력부(132)를 포함한다.
영상 획득부는 엑스선을 발생시켜 대상체에 조사하는 엑스선 소스(111) 및 대상체를 투과한 엑스선을 검출하는 엑스선 검출기(112)를 포함한다. 영상 획득부가 대상체의 멀티 에너지 엑스선 영상을 획득하기 위해서는, 엑스선 소스가 서로 다른 에너지 대역의 엑스선을 각각 발생시켜 조사하는 것도 가능하고, 엑스선 소스에서는 각각의 에너지 대역을 모두 포함하는 에너지 대역의 엑스선을 한번 발생시켜 조사하고 엑스선 검출기가 이를 검출하여 각각의 에너지 대역 별로 분리하는 것도 가능하다.
멀티 에너지 엑스선 영상이란 서로 다른 에너지 대역에서 획득된 각각의엑스선 영상을 모두 포함하는 의미로 사용될 수 있다. 영상 획득부에서 획득하는 멀티 에너지 엑스선 영상의 수는 두 개 일 수도 있고, 세 개 이상일 수도 있다. 다시 말해, 영상 획득부는 제1에너지 대역에서 획득된 제1에너지 엑스선 영상부터 제n에너지 대역에서 획득된 제n에너지 엑스선 영상까지(n은 2 이상의 정수) 획득할 수 있다. 여기서, n은 분리하고자 하는 물질의 수에 따라 결정될 수 있다.
영상 처리부(120)는 멀티 에너지 엑스선 영상을 이용하여 물질들을 정량적으로 분리할 수 있다. 여기서, 분리되는 물질들은 엑스선 영상에 나타나는 물질들을 포함한다. 분리되는 물질은 대상체를 구성하는 물질일 수도 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 대상체의 외부 또는 내부에서 진단이나 시술에 사용되는 도구도 분리 대상이 될 수 있는바, 엑스선 영상의 FOV(Field of View)에 포함되기만 하면 대상체를 구성하는 물질인지 여부와 상관없이 분리 대상이 될 수 있다.
멀티 에너지 엑스선 영상에는 산란(scatter) 효과가 포함되어 있기 때문에, 산란 보정이 정밀하게 이루어져야 물질도 정밀하게 분리될 수 있다. 이를 위해, 영상 처리부는, 물질 분리와 산란 보정을 순환 반복적으로 수행함으로써, 물질 분리와 산란 보정의 정밀도를 동시에 향상시킬 수 있다. 이에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
디스플레이부는 영상 처리부의 물질 분리 결과를 표시하여 사용자에게 제공할 수 있다. 물질 분리 영상을 각각 표시할 수도 있고, 멀티 에너지 엑스선 영상에 가중치 감산(weighted subtraction)을 적용하여 획득된 물질 강조 영상에 분리된 물질을 더 강조하여 표시할 수도 있으며, 물질 분리 영상 또는 물질 강조 영상과 함께 분리된 물질의 정량적인 정보를 표시하는 것도 가능하다. 엑스선 영상 장치의 디스플레이부가 물질 분리 결과를 표시하는 방식에는 제한을 두지 않는바, 상기 방식 외에도 다양한 방식에 따라 물질 분리 결과를 사용자에게 제공할 수 있다.
이하 엑스선 영상 장치의 각 구성요소들의 동작을 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 엑스선 튜브의 내부 구성을 나타낸 도면이고, 도 3a 및 도 3b는 엑스선 튜브에서 조사되는 엑스선 스펙트럼의 예시를 나타낸 그래프이다.
엑스선 소스는 엑스선을 발생시키는 엑스선 튜브(111a)를 포함할 수 있다. 엑스선 튜브는 양극(111c)과 음극(111e)을 포함하는 2극 진공관으로 구현될 수 있다. 음극은 필라멘트(111h)와, 전자를 집속시키는 집속 전극(111g)을 포함하며, 집속 전극(111g)은 포커싱 컵(focusing cup)이라고도 한다.
유리관(111k) 내부를 약 10mmHg 정도의 고진공 상태로 만들고 음극의 필라멘트를 고온으로 가열하여 열전자를 발생시킨다. 필라멘트의 일 예로 텅스텐 필라멘트를 사용할 수 있고 필라멘트에 연결된 전기도선(111f)에 전류를 인가하여 필라멘트를 가열할 수 있다.
양극은 구리로 구성될 수 있고, 음극과 마주보는 면에 타겟 물질(111d)이 도포 또는 배치된다. 타겟 물질로는 Cr, Fe, Co, Ni, W, Mo 등의 고저항 재료들이 사용될 수 있다. 타겟 물질은 일정 각도로 기울어져 있는바, 기울어진 각도가 클수록 초점(focal point) 크기가 작아진다. 그 밖에, 관전압, 관전류, 필라멘트의 크기, 집속 전극의 크기, 양극과 음극 사이의 거리에 따라 초점의 크기가 달라질 수 있다.
그리고 음극과 양극 사이에 고전압을 걸어주면 열전자가 가속되어 양극의 타겟 물질에 충돌하면서 엑스선을 발생시킨다. 발생된 엑스선은 윈도우(111i)를 통해 외부로 방출되며, 윈도우의 재료로는 베릴륨(Be) 박막을 사용할 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 윈도우의 전면 또는 후면에는 필터를 위치시켜 특정 에너지 대역의 엑스선을 필터링할 수 있다.
타겟 물질은 로터(111b)에 의해 회전할 수 있으며, 타겟 물질(111d)이 회전하게 되면 고정된 경우에 비해 열 축적률이 단위 면적당 10배 이상 증대될 수 있고, 초점 크기가 감소된다.
엑스선 튜브의 음극과 양극 사이에 가해지는 전압을 관전압이라 하며, 그 크기는 파고치 kvp로 표시할 수 있다. 관전압이 증가하면 열전자의 속도가 증가되고 결과적으로 타겟 물질에 충돌하여 발생되는 엑스선의 에너지(광자의 에너지)가 증가된다. 엑스선 튜브에 흐르는 전류는 관전류라 하며 평균치 mA로 표시할 수 있다. 관전류가 증가하면 필라멘트에서 방출되는 열전자의 수가 증가하고 결과적으로 타겟 물질에 충돌하여 발생되는 엑스선의 선량(엑스선 광자의 수)이 증가된다. 따라서, 관전압에 의해 엑스선의 에너지가 제어될 수 있고, 관전류(mA) 및 엑스선 노출 시간(s)의 곱(mAs)에 의해 엑스선의 세기 또는 선량이 제어될 수 있다.
조사되는 엑스선이 일정 에너지 대역을 갖는 경우, 에너지 대역은 상한과 하한에 의해 정의될 수 있다. 상한과 하한 중 적어도 하나가 다르면 서로 다른 에너지 대역으로 볼 수 있다. 조사되는 엑스선의 최대 에너지인 에너지 대역의 상한은 관전압의 크기에 의해 조절될 수 있고, 조사되는 엑스선의 최소 에너지인 에너지 대역의 하한은 필터에 의해 조절될 수 있다. 필터를 이용하여 저에너지 대역의 엑스선을 여과시키면, 조사되는 엑스선의 평균 에너지를 높일 수 있다.
한편, 엑스선 소스는 엑스선을 발생시켜 조사하는 엑스선 튜브뿐만 아니라, 전술한 바와 같이 특정 대역의 에너지를 필터링하는 필터 및 엑스선의 조사 범위(FOV)를 조절하는 콜리메이터(collimator)를 더 포함할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 멀티 에너지 엑스선 영상을 획득하기 위해 엑스선 소스에서 각각의 에너지 대역의 엑스선을 조사할 수도 있고, 각각의 에너지 대역을 모두 포함하는 에너지 대역의 엑스선을 조사할 수도 있다.
예를 들어, 제1에너지 대역(Eband1), 제2에너지 대역(Eband2) 및 제3에너지 대역(Eband3)의 엑스선 영상을 획득하는 경우에는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 엑스선 소스에서 제1에너지 대역(Eband1)의 엑스선, 제2에너지 대역(Eband2)의 엑스선 및 제3에너지 대역(Eband3)의 엑스선을 각각 조사할 수도 있고, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1에너지 대역(Eband1), 제2에너지 대역(Eband2) 및 제3에너지 대역(Eband3)을 모두 포함하는 에너지 대역(EbandT)의 엑스선을 조사할 수도 있다. 여기서, 각각의 에너지 대역은 해당 에너지 대역의 평균 에너지로 나타낼 수도 있는바, 이하 상술할 실시예에서는 제1에너지 대역의 평균 에너지는 제1에너지로, 제2에너지 대역의 평균 에너지는 제2에너지로, 제3에너지 대역의 평균 에너지는 제3에너지로 지칭한다.
한편, 도 3a의 예시에서는 제1에너지 대역, 제2에너지 대역 및 제3에너지 대역이 서로 겹치지 않는 것으로 도시하였으나, 이들 에너지 대역이 서로 겹칠 수도 있음은 물론이다. 예를 들어, 제1에너지 대역의 상한이 제2에너지 대역의 하한보다 높을 수도 있고, 제2에너지 대역의 상한이 제3에너지 대역의 하한보다 높을 수도 있다.
엑스선 검출기는 일정 시간 동안 단일 픽셀에 입사된 전하를 축적한 후에 축적된 전하로부터 전기적 신호를 획득하는 전하 누적 방식(Charge Integration Mode)을 채용할 수도 있고, 단일 픽셀 별로 카운팅 회로를 구비하여 기준치 이상의 에너지를 갖는 광자의 수를 카운팅하는 광자 카운팅 방식(Photon Counting Mode)을 채용할 수도 있다. 이하, 광자 카운팅 방식이 채용된 엑스선 검출기의 구조를 설명한다.
도 4는 검출된 엑스선을 에너지 대역 별로 분리하는 엑스선 검출기의 단일 픽셀의 회로 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
엑스선 소스에서 제1에너지 대역(Eband1), 제2에너지 대역(Eband2) 및 제3에너지 대역(Eband3)을 모두 포함하는 에너지 대역(EbandT)의 엑스선을 조사하는 경우에는, 엑스선 검출기(112)가 엑스선을 검출하여 제1에너지 대역(Eband1)의 엑스선, 제2에너지 대역(Eband2)의 엑스선 및 제3에너지 대역(Eband3)의 엑스선으로 각각 분리할 수 있다.
이를 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 엑스선 검출기의 2차원 어레이를 구성하는 단일 픽셀(20)에 3개의 비교 회로가 구비된다. 구체적으로, 단일 광자에 의해 수광 소자(21)에서 발생된 전자 또는 정공이 범프 본딩(23)을 통해 수광 소자와 연결된 리드아웃(read-out) 회로(22)의 전증폭기(22a)를 거쳐 전압 신호로 출력되면, 이 전압 신호(Vin)는 3개의 비교기(22b-1,22b-2,22b-3)로 입력된다.
그리고, 각각의 비교기에 문턱 전압 1(Vth1) 내지 문턱 전압 3(Vth3)을 입력하면 비교기 1(22b-1)에서는 문턱 전압 1(Vth1)과 입력 전압(Vin)을 비교하고 카운터 1(22c-1)에서는 문턱 전압 1(Vth1)보다 큰 전압을 발생시킨 광자의 개수를 카운트한다. 같은 방식으로 카운터 2(22c-2)에서는 문턱 전압 2(Vth2)보다 큰 전압을 발생시킨 광자의 개수를 카운트하고, 카운터 3(22c-3)에서는 문턱 전압 3(Vth3)보다 큰 전압을 발생시킨 광자의 개수를 카운트한다.
도 5는 영상 처리부가 수행하는 물질 분리를 개략적으로 나타낸 도면이다.
엑스선 영상 장치가 투영(projection) 엑스선 영상을 획득하는 경우에는 엑스선 영상에 나타나는 물질들 중 엑스선 조사 방향으로 중첩되어 있는 물질들은 투영 엑스선 영상에서 구별이 어려울 수 있다. 또한, 엑스선 흡수 특성이 유사한 물질들은 중첩 여부와 무관하게 엑스선 영상에서 구별이 어려울 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 엑스선 조사 방향으로 물질 1(m1), 물질 2(m2) 및 물질 3(m3)이 중첩되어 있는 경우에 단일 에너지 엑스선 영상에서는 물질 1(m1)의 뒤에 중첩되어 있는 물질 2(m2)와 물질 3(m3)이 잘 보이지 않을 수 있다.
따라서, 영상 획득부가 제1에너지 엑스선 영상(IE1), 제2에너지 엑스선 영상(IE2) 및 제3에너지 엑스선 영상(IE3)을 획득하면, 영상 처리부가 제1에너지 엑스선 영상(IE1), 제2에너지 엑스선 영상(IE2) 및 제3에너지 엑스선 영상(IE3)을 이용하여 물질 1(m1), 물질 2(m2) 및 물질 3(m3)을 분리하고, 분리된 물질 1이 나타난 물질 1 영상(Im1), 분리된 물질 2가 나타난 물질 2 영상(Im2) 및 분리된 물질 3이 나타난 물질 3 영상(Im3)을 생성할 수 있다. 이하, 영상 처리부의 동작을 구체적으로 설명한다.
도 6은 영상 처리부의 구성이 구체화된 제어 블록도이고, 도 7은 유방을 구성하는 물질들의 엑스선 흡수 특성을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 영상 처리부는 멀티 에너지 엑스선 영상에 이득(gain) 보정, 오프셋(offset) 보정 등의 전처리를 수행하는 전처리부(121), 전처리가 수행된 멀티 에너지 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하여 물질 정보를 획득하는 물질 분리부(122) 및 획득된 물질 정보를 이용하여 영상을 생성하는 영상 생성부(123)를 포함할 수 있다.
엑스선 영상은 물질의 엑스선 흡수 특성을 이용하여 생성되며, 물질이 두꺼울수록 엑스선 감쇠가 더 많이 일어난다. 물질의 엑스선 흡수 특성은 감쇠 계수(attenuation, μ)로 나타낼 수 있고, 물질에 따라 감쇠 계수가 달라질 수 있다. 예를 들어, 유방을 구성하는 연조직은 지방 조직(adipose), 유선 조직(glandular) 및 종양(tumor)을 포함할 수 있고, 도 7에 도시된 바와 같이 이 물질들의 감쇠 계수는 서로 다른 값을 갖는다.
따라서, 영상 처리부는 엑스선 영상의 조사 범위(FOV)에 포함된 물질의 두께와 감쇠 계수를 이용하여 엑스선 영상을 수학식으로 모델링할 수 있으며, 물질의 감쇠 계수에 관한 정보가 미리 제공되면, 멀티 에너지 엑스선 영상을 이용하여 물질의 두께를 획득할 수 있다. 다시 말해, 물질 분리부에서 물질 분리를 수행하여 획득되는 물질 정보는 물질의 두께일 수 있다.
구체적으로, 아래 [수학식 1]은 엑스선 검출기에 입사된 엑스선의 강도(intensity)와 대상체를 구성하는 물질들의 엑스선 흡수 특성 사이의 관계를 모델링한 식이다.
[수학식 1]
Figure 112015006749253-pat00001

여기서, i는 엑스선의 에너지에 대한 인덱스이고, j는 물질의 종류에 대한 인덱스이며, μj(Ei)는 인덱스 i를 갖는 에너지의 엑스선에 대한 인덱스 j를 갖는 물질의 감쇠 계수이다. Tj 는 인덱스 j를 갖는 물질의 두께를 나타내고, n은 분리하고자 하는 물질의 총 개수를 나타낸다. I(Ei)는 인덱스 i를 갖는 에너지의 엑스선 검출 강도를 나타내고, I0(Ei)는 인덱스 i를 갖는 에너지의 엑스선 입사 강도를 나타내고, 입사 강도는 대상체를 투과하기 전의 엑스선 강도이다.
멀티 에너지 엑스선 영상의 픽셀 값 Ii은 아래 [수학식 2]에 의해 정의될 수 있고, 물질의 두께는 아래 [수학식 3]의 행렬 연산을 계산하여 얻을 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112015006749253-pat00002

[수학식 3]
I = μ·T
예를 들어, 세 개 에너지 대역에서의 엑스선 영상을 획득하여 세 종류의 물질을 분리하고자 하는 경우에, 다시 말해, i = {1, 2, 3}이고, j = {1, 2, 3} 인 경우에 각 물질의 두께 T1, T2, T3은 아래 [수학식 4]의 역행렬 연산을 수행하여 구할 수 있다. T를 제외하고는 모두 측정되거나, 미리 제공받을 수 있는 정보이다.
[수학식 4]
Figure 112015006749253-pat00003

한편, 물질 분리부에 제공되는 멀티 에너지 엑스선 영상은 대수화(logarithm)된 영상이 아닐 수도 있다. 다시 말해, 멀티 에너지 엑스선 영상의 픽셀 값은 I0(Ei)/I(Ei)로 정의되는 것도 가능하다. 물질 분리부는 제공되는 멀티 에너지 엑스선 영상의 형태와 무관하게, 멀티 에너지 엑스선 영상으로부터 필요한 정보를 획득할 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 유방의 연조직을 구성하는 지방 조직, 유선 조직 및 유방 종양은 서로 다른 감쇠 계수를 갖기는 하지만, 전 에너지 대역에 걸쳐 서로 큰 차이를 갖지는 않는다. 특히, 유선 조직과 유방 종양의 감쇠 계수는 매우 유사하다. 따라서, 단일 에너지 엑스선 영상에서는 이들의 구별이 용이하지 않으나, 개시된 실시예에 따라 물질 분리를 수행하면 감쇠 계수가 유사하게 나타나는 물질들도 명확하게 구별될 수 있다.
도 8은 대상체를 구성하는 물질에 의한 엑스선 산란을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 9는 유방을 구성하는 물질 별 엑스선 산란 특성을 나타낸 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 엑스선 소스에서 조사된 엑스선 중 일부는 엑스선 검출기까지 도달하는 동안 공기 중의 먼지 입자나 대상체를 구성하는 물질 등에 부딪히면서 원 경로에서 벗어나 산란될 수 있다. 이상적으로는 엑스선 검출 강도(I)에 물질들의 엑스선 흡수(Ia)만 반영되어야 하나, 실제로는 엑스선 흡수뿐만 아니라 엑스선 산란(IS)도 함께 반영이 된다. 엑스선 산란과 엑스선 검출 강도 사이의 관계는 아래 [수학식 5]에 의해 나타낼 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112015006749253-pat00004

따라서, 물질 분리부는 물질 분리와 함께 산란 보정을 수행한다. 산란 보정을 함께 수행함으로써 더 정확한 물질 분리가 가능해진다. 산란 보정은 엑스선 영상으로부터 엑스선 산란을 제거하는 것을 의미할 수 있고, 이를 위해 [수학식 4]에 사용되는 Ii를, [수학식 2] 대신 아래 [수학식 6]을 사용하여 획득한다.
[수학식 6]
Figure 112015006749253-pat00005

산란 보정을 위해서는 엑스선 산란(Is)을 추정해야 하는바, 이는 시뮬레이션을 통해 이루어질 수 있다. 엑스선 산란 특성 역시 엑스선 흡수 특성과 마찬가지로 물질 별로 달라진다. 일 예로, 도 9에 도시된 바와 같이 엑스선 산란(Is)은 유방을 구성하는 물질인 지방, 유선, 종양마다 다르게 나타난다. 시뮬레이션에 사용되는 팩터(factor)들은 여러 가지가 있을 수 있다. 예를 들어, 물질의 두께, 산란 벡터, 산란 경로의 길이, 엑스선 검출기의 위치, 엑스선 검출기의 응답 특성 등이 시뮬레이션의 팩터로 사용될 수 있다.
엑스선 산란을 보정하면 정확한 물질 분리가 가능하나, 전술한 바와 같이 대상체를 구성하는 물질 별로 산란 특성이 다르기 때문에 정확한 물질 분리 없이는 정확한 산란 추정이 어렵다. 따라서, 물질 분리부는 상호 의존성이 있는 물질 분리와 산란 보정을 순환 반복적(cyclic iterative)으로 수행함으로써, 물질 분리와 산란 보정의 정밀도를 동시에 향상시킬 수 있다.
도 10 및 도 11은 물질 분리부에서 순환 반복적으로 물질 분리와 산란 보정을 수행하는 동작을 도식적으로 나타낸 도면이다. 도 10 및 도 11의 예시에서는 대상체가 유방이고, 분리 대상 물질이 지방, 유선, 종양인 것으로 한다.
멀티 에너지 엑스선 영상이 물질 분리부로 전달되면 물질 분리부는 도 10에 도시된 바와 같이, 물질 분리를 수행하여 각 물질의 두께(T1,T2,T3)를 획득하고, 물질의 두께를 팩터로 하는 시뮬레이션을 통해 엑스선 산란(Is(E1), Is(E2), Is(E3))을 추정하여 산란 보정을 수행한다. 그리고, 산란 보정이 수행된 멀티 에너지 엑스선 영상에 대해 다시 물질 분리를 수행하고, 물질 분리를 통해 획득된 새로운 물질 두께를 이용하여 다시 산란 추정 및 산란 보정을 수행한다. 최종 결과가 일정 수준의 신뢰성을 가질 때까지 이와 같은 동작을 순환 반복적으로 수행할 수 있다.
다른 예로서, 물질 분리부는 도 11에 도시된 바와 같이, 엑스선 산란(Is(E1), Is(E2), Is(E3))을 먼저 추정하여 산란 보정을 수행한 후에, 물질 분리를 수행할 수도 있다. 물질 분리를 통해 획득된 물질 두께(T1,T2,T3)를 이용하여 다시 산란 추정 및 산란 보정을 수행하고, 산란 보정이 수행된 멀티 에너지 엑스선 영상에 대해 다시 물질 분리를 수행할 수 있다. 전술한 도 10의 예시와 마찬가지로, 최종 결과가 일정 수준의 신뢰성을 가질 때까지 이와 같은 동작을 순환 반복적으로 수행할 수 있다.
정리하면, 물질 분리부는 물질 분리를 먼저 수행한 후에 산란 보정을 수행할 수도 있고(도 10), 산란 보정을 먼저 수행한 후에 물질 분리를 수행할 수도 있다(도 11).
[수학식 5]를 다시 참조하면, Tj와 Is(Ei)를 제외하고는 모두 측정, 검출 또는 모델링을 통해 알 수 있는 값들이고, Tj와 Is(Ei)는 미지수에 해당한다. 구체적으로, 세 종류의 물질인 제1물질(m1), 제2물질(m2) 및 제3물질(m3)을 분리하기 위해, 영상 획득부에서 획득한 제1에너지 엑스선 영상(IE1), 제2에너지 엑스선 영상(IE2) 및 제3에너지 엑스선 영상(IE3)을 이용하는 경우를 예로 들어 설명한다.
물질 분리부가 도 10에 도시된 바와 같이 물질 분리를 먼저 수행하는 경우에는, [수학식 6]의 엑스선 산란 Is(Ei)에 미리 설정된 초기값을 대입하거나 엑스선 산란을 고려하지 않고, 각 물질의 두께 T1, T2 및 T3를 먼저 획득할 수 있다. 그리고, 획득된 각 물질의 두께를 팩터로 하는 시뮬레이션을 수행하여 엑스선 산란 Is(Ei)을 추정할 수 있다. 추정된 엑스선 산란 Is(Ei)을 멀티 에너지 엑스선 영상으로부터 제거하여 산란 보정을 수행하고 다시 각 물질의 두께 T1, T2 및 T3를 획득한다. 그리고, 획득된 두께에 대한 신뢰성이 어느 정도 보장될 때까지 산란 추정과 물질 분리를 반복적으로 수행한다.
또는, 물질 분리부가 도 11에 도시된 바와 같이 산란 보정을 먼저 수행하는 경우에는, 먼저 산란 추정을 수행한다. 계산된 두께 정보가 없기 때문에, 최초의 산란 추정은 경계 검출과 선행 정보로 미리 주어지는 표준(standard) 조직 구성을 이용하여 수행될 수 있다. 추정된 엑스선 산란을 멀티 에너지 엑스선 영상으로부터 제거하여 산란 보정을 수행하고, 산란 보정이 수행된 멀티 에너지 엑스선 영상을 이용하여 각 물질의 두께 T1, T2 및 T3를 계산한다. 그리고, 획득된 두께를 시뮬레이션의 팩터로 사용하여 엑스선 산란을 추정하고, 추정된 엑스선 산란이 보정된 멀티 에너지 엑스선 영상을 이용하여 다시 각 물질의 두께를 계산한다. 마찬가지로, 계산된 물질의 두께에 대한 신뢰성이 어느 정도 보장될 때까지 산란 보정과 물질 분리를 반복적으로 수행한다
물질 분리부는 신뢰성의 보장 여부를 판단하기 위한 검증 조건을 미리 설정하고, 검증 조건의 만족 여부에 따라 산란 보정과 물질 분리의 계속 수행 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 계산된 데이터와 측정된 데이터 사이의 차이가 미리 설정된 오차 범위에 들어오는 것을 검증 조건으로 설정할 수 있다. 구체적으로, 획득된 물질 별 두께(Ti)를 반영하여 계산된 엑스선 강도와 실제 검출된 엑스선 강도 사이의 차이가 미리 설정된 오차 범위에 들어오면 산란 보정과 물질 분리를 중단하고, 그렇지 않으면 산란 보정과 물질 분리를 계속 수행할 수 있다.
다른 예로서, 비용 함수를 정의하고, 정의된 비용 함수를 최소화하는지 여부를 검증 조건으로 설정할 수도 있다. 비용 함수는 검출 엑스선 강도, 계산된 물질 별 두께, 다색성(polychromatic) 엑스선을 고려한 유효(effective) 흡수 계수 등을 이용하여 정의할 수 있다. 이 때, 유효 흡수계수는 실제 다색성 엑스선 환경에서 물질 별 흡수계수와 단색성(monochromatic) 엑스선에서의 이론적인 흡수계수의 차이를 반영한 것으로서, 적절하게 설계된 팬텀(phantom) 실험을 통해 측정할 수 있다.
전술한 검증 조건들은 엑스선 영상 장치의 실시예에 적용될 수 있는 예시들에 불과하며, 미리 설정된 횟수만큼 물질 분리가 수행되었는지 여부 등의 다른 조건들이 적용되는 것도 가능하다.
물질 분리부가 물질 분리를 완료하면, 영상 생성부가 물질 분리 결과를 사용자에게 제공하기 위한 영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 물질 분리부가 획득한 각 물질의 최종 두께가 적용된 물질 분리 영상을 생성하고, 여기에 영상 강화(image enhancement), 노이즈 감소 등 화질 향상을 위한 후처리를 수행할 수도 있고, 멀티 에너지 엑스선 영상에 가중치 감산(weighted subtraction)을 적용하여 물질 강조 영상을 생성하고, 각 물질의 최종 두께 정보를 물질 강조 영상에 결합할 수도 있다.
예를 들어, 대상체가 유방인 경우 물질 분리부는 제1에너지 엑스선영상, 제2에너지 엑스선 영상 및 제3에너지 엑스선 영상에 대해 전술한 산란 보정과 물질 분리를 순환 반복적으로 수행하여 지방, 유선 및 종양의 두께를 획득할 수 있다. 영상 생성부는 각 물질의 두께를 이용하여 지방 분리 영상, 유선 분리 영상 및 종양 분리 영상 중 적어도 하나를 생성하고 디스플레이부를 통해 디스플레이할 수 있다.
또는, 제1에너지 엑스선 영상, 제2에너지 엑스선 영상 및 제3에너지 엑스선 영상에 가중치 감산을 적용하여 지방 강조 영상, 유선 강조 영상 및 종양 강조 영상 중 적어도 하나의 물질 강조 영상을 생성하고, 생성된 물질 강조 영상에 물질의 두께를 결합할 수 있다. 여기서, 가중치 감산은 물질들 간의 엑스선 감쇠 특성 차이가 에너지 대역 별로 다르다는 점을 이용하여, 서로 다른 에너지 대역에서 획득된 엑스선 영상들에 각각 적절한 가중치를 가한 후 감산함으로써 원하는 물질이 강조된 영상을 획득하는 기법이다. 예를 들어, 가중치 감산을 적용하여 병변 강조 영상을 생성한 경우, 물질 분리를 통해 획득한 병변의 두께 정보를 이용하여 병변 강조 영상에서 병변과 그 외 영역의 경계를 더 명확히 표시하거나 병변의 두께 정보를 반영하여 밝기를 조절할 수 있다.
영상 처리부는 프로그램 및 데이터를 임시로 저장하는 메모리와, 메모리에 저장된 프로그램에 따라 데이터를 처리하는 마이크로 프로세서를 포함할 수 있다. 전처리부, 물질 분리부 및 영상 생성부마다 별도의 메모리와 마이크로 프로세서가 구비될 수도 있고, 전부 또는 일부의 구성요소가 메모리와 마이크로 프로세서를 공유할 수도 있다.
한편, 영상 처리부의 동작은 입력부를 통해 입력된 사용자의 명령에 따라 제어될 수 있다. 사용자는 물질 분리 영상 및 물질 강조 영상 중 하나를 선택하거나, 분리된 물질 정보와 물질 강조 영상의 결합 여부를 선택할 수 있다.
또는, 영상 처리부의 동작을 엑스선 영상 장치가 자동으로 제어하는 것도 가능하다. 이를 위해, 엑스선 영상 장치는 영상 처리부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있는 바, 이하 도 12를 참조하여 설명한다.
도 12는 제어부를 더 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어 블록도이다.
도 12를 참조하면, 엑스선 영상 장치는 영상 처리부의 동작을 제어하는 제어부(140)를 더 포함할 수 있다.
제어부는 엑스선 영상의 촬영 파라미터 중 적어도 하나에 기초하여 물질 분리 영상 및 물질 강조 영상 중 하나를 선택하거나, 분리된 물질 정보와 물질 강조 영상의 결합 여부를 선택할 수 있다. 여기서, 촬영 파라미터는 엑스선의 선량을 포함할 수 있다. 저선량 환경에서 획득된 엑스선 영상은 신호 대 잡음비(SNR)가 낮기 때문에 물질들 간의 구별이 어렵다. 따라서, 제어부는 엑스선 영상의 촬영에 적용된 선량이 미리 설정된 기준 선량 미만인 경우에는 물질 분리 영상을 선택하고, 기준 선량 이상인 경우에는 물질 강조 여상을 선택할 수 있다. 제어부가 물질 분리 영상을 선택한 경우, 영상 처리부는 전술한 바와 같은 산란 보정과 물질 분리를 순환 반복적으로 수행하여 물질 정보를 획득할 수 있다. 그리고, 획득된 물질 정보를 이용하여 물질 분리 영상을 생성할 수도 있고, 획득된 물질 정보와 물질 강조 영상을 결합할 수도 있다.
또한, 제어부는 영상 획득부의 동작을 제어하는 것도 가능하다. 예를 들어, 제어부는 관전압, 관전류, 양극의 타겟 물질 종류, 필터의 종류, 조사범위(FOV), 노출 시간 등의 촬영 파라미터를 자동으로 제어하는 자동 노출 제어(Auto Exposure Control: AEC)를 수행할 수 있고, 이를 위해 대상체에 대한 사전 촬영(pre-shot)을 먼저 수행할 수 있다.
도 13 내지 도 17은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
케이스 1은 유방에 대한 단일 에너지 엑스선 영상을 획득한 경우이고, 케이스 2는 유방에 대한 멀티 에너지 엑스선 영상을 이용하여 물질 분리를 1회 수행한 경우이며, 케이스 3은 엑스선 영상 장치를 이용하여 유방에 대한 멀티 에너지 엑스선 영상을 획득하고 물질 분리와 산란 보정을 순환 반복적으로 수행한 경우이다.
케이스 1, 케이스 2, 케이스 3에 대해 엑스선의 선량을 0.6mGy, 0.9mGy, 1.2mGy, 1.5mGy로 하여 엑스선 영상을 촬영하고, 유선 조직 대비 암조직의 대조도(Contrast to Noise Ratio: CNR)를 측정하였다. 그리고, 그 결과를 도 13의 표와 도 14의 그래프를 이용하여 정량적으로 나타내었다.
도 13 및 도 14를 함께 참조하면, 일반적으로 사용되는 선량 1.2mGy에서 케이스 1의 CNR은 2.46, 케이스 2의 CNR은 4.16, 케이스 3의 CNR은 6.30으로 측정되었다. 이로써, 동일한 선량에서 멀티 에너지 엑스선 영상을 획득하여 물질 분리를 수행한 경우라도(케이스 2와 케이스 3 비교), 물질 분리와 산란 보정을 순환 반복적으로 수행한 경우(케이스 3)가 단순 물질 분리를 수행한 경우보다 CNR이 약 50% 정도 증가함을 확인할 수 있다.
또한, 케이스 2는 선량을 1.2mGy로 하였을 때 CNR이 4.16으로 측정되었고, 케이스 3은 선량을 0.6으로 하였을 때 CNR이 4.45로 측정되었다. 이로써, 물질 분리와 산란 보정을 순환 반복적으로 수행하면 단순 물질 분리를 수행한 경우와 비교하여 거의 유사한 화질을 유지하면서 선량은 반으로 줄일 수 있음을 확인할 수 있다.
다시 말해, 전술한 실시예에 따라 물질 분리를 수행할 경우, 저선량(low dose) 엑스선 촬영을 수행한 경우에도 물질 분리의 정밀도를 보장할 수 있게 된다. 따라서, 엑스선 영상 장치는 정지 영상뿐만 아니라, 대상체의 지속적인 엑스선 노출이 요구되는 동영상을 촬영할 수도 있다.
도 15는 단일 에너지로 촬영한 뇌의 엑스선 동영상의 한 프레임 영상이고, 도 16은 엑스선 영상 장치를 이용하여 엑스선 동영상을 촬영하고 물질 분리와 산란 보정을 순환 반복적으로 수행하여 혈관을 분리한 영상이다. 도 17은 도 15와 도 16의 영상에서 배경 영역 대비 관심 영역의 대조도(CNR)를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 여기서, 관심 영역은 혈관 영역에 해당한다.
먼저, 도 15 및 도 16의 프레임 영상을 비교하면, 물질 분리와 산란 보정을 순환 반복적으로 수행한 도 16의 영상에서 혈관이 더 뚜렷하게 나타남을 확인할 수 있다. 또한, 각 영상에 확대 표시한 미세 혈관 역시 도 16의 영상에서 더 선명하게 구분됨을 육안으로 확인할 수 있다.
두 영상의 물질 구분력을 정량적인 수치로 확인해보면, 도 17에 도시된 바와 같이, 물질 분리와 산란 보정을 순환 반복적으로 수행한 도 16의 영상에서 측정된 관심 영역의 대조도(51)가 월등히 우수하게 나타남을 알 수 있다. 특히, 관심 영역 1의 경우에는 단일 에너지 엑스선 영상의 CNR(52)에 비하여 약 7배 높은 CNR이 측정되었다.
이하, 엑스선 영상 장치의 종류에 따른 외관을 설명하도록 한다.
엑스선 영상 장치는 촬영 부위, 엑스선 영상의 종류 또는 촬영 목적 등에 따라 그 구조나 촬영 방식이 달라질 수 있다. 구체적으로, 흉부, 팔, 다리 등을 촬영하는 일반적인 라디오그래피(general radiography) 장치, 유방을 촬영하는 맘모그래피(mammography) 장치, 엑스선 동영상을 촬영하는 플루오로스코피(fluoroscopy) 또는 혈관 조영술(angiography)을 수행하는 C-arm 장치 등이 있다. 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는 전술한 엑스선 영상 장치 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 전술한 엑스선 영상 장치 외에도 엑스선을 이용하여 대상체의 내부를 영상화할 수 있는 장치이면 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치가 될 수 있다.
도 18a는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치가 일반 라디오그래피를 수행하는 경우의 외관도이고, 도 18b는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치가 맘모그래피를 수행하는 외관도이며, 도 18c는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치가 C-arm 장치인 경우의 외관도이다.
엑스선 영상 장치가 일반 라디오그래피를 수행하는 경우에는 도 18a에 도시된 바와 같이, 환자의 촬영 부위(30)는 엑스선 소스와 엑스선 검출기 사이에 위치하고, 엑스선 소스가 촬영 부위에 엑스선을 조사하면 엑스선 검출기가 촬영 부위를 투과한 엑스선을 검출하여 엑스선 영상을 생성한다. 촬영 부위는 환자의 흉부, 팔, 다리, 허리, 골반 등의 부위가 될 수 있으며, 이하 상술할 실시예에서는 촬영 부위를 대상체라 하기로 한다.
엑스선 소스는 홀더(102)에 장착될 수 있고, 홀더는 천장에 연결되어 길이가 조절될 수 있다. 따라서, 홀더에 장착된 엑스선 소스는 촬영 부위에 맞게 위아래로 이동할 수 있으며, 홀더가 천장에 장착된 가이드 레일을 따라 이동하면 엑스선 소스도 홀더의 이동 방향을 따라 이동할 수 있다.
한편, 도 18a의 예시에서는 엑스선 검출기가 스탠드(101)에 장착되어 환자가 일어선 상태에서 엑스선 촬영을 진행하는 스탠드 타입의 엑스선 영상 장치를 도시하였으나, 엑스선 검출기가 환자가 누울 수 있는 테이블에 장착되어 환자가 테이블에 누운 상태에서 엑스선 촬영을 진행하는 경우도 엑스선 영상 장치의 실시예에 포함될 수 있음은 물론이다.
디스플레이부와 입력부는 워크 스테이션(130)에 마련될 수 있다. 워크 스테이션은 엑스선 영상 장치의 전반적인 동작을 제어하고 사용자 인터페이스를 제공하는 장치로서, 호스트 장치라고도 한다. 디스플레이부는 LED(Light Emission Diode), LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emission Diode) 등의 디스플레이 장치로 구현될 수 있고, 입력부는 버튼, 키, 조그 셔틀(jog shuttle), 트랙볼, 마우스 등으로 구현되거나, 터치 패널로 구현될 수 있다.
사용자는 입력부를 조작하여 관전압, 관전류, 타겟 물질, 필터, 콜리메이터 등의 노출 파라미터를 제어하거나, 사전 촬영(pre-shot)을 수행하여 촬영 파라미터를 자동으로 제어하는 AEC(Auto Exposure Control)를 실행시킬 수도 있다. 또한, 멀티 에너지 엑스선 영상을 획득할 것인지, 단일 에너지 엑스선 영상을 획득할 것인지에 관한 선택을 입력할 수도 있고, 전술한 바와 같이 영상 처리부의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력할 수도 있다.
디스플레이부는 사용자의 입력을 가이드하기 위한 안내 화면을 디스플레이할 수도 있고, 멀티 에너지 엑스선 영상 또는 단일 에너지 엑스선 영상을 디스플레이할 수도 있다. 그리고, 영상 처리부가 멀티 에너지 엑스선 영상을 이용하여 물질 분리와 산란 보정을 순환 반복적으로 수행한 이후에는 물질 분리 영상을 디스플레이하거나, 가중치 감산을 통해 생성된 물질 강조 영상과 물질 분리를 통해 획득된 물질 정보를 결합하여 디스플레이하는 것도 가능하다.
엑스선 영상 장치가 맘모그래피를 수행하는 경우에는 도 18b에 도시된 바와 같이, 대상체인 유방을 엑스선 검출기의 상부에 위치시키고 엑스선 소스가 대상체의 상부에서 엑스선을 조사한다.
이 때, 엑스선 조사 방향으로 겹쳐져 있는 물질들을 최대한 펼치기 위해압착 패들(103)을 이용하여 유방을 압착시킬 수 있다. 압착 패들은 프레임(106)에 장착되어 상하 방향으로 이동할 수 있다. 압착 패들은 사용자가 수동으로 이동시킬 수도 있고, 자동으로 이동하는 것도 가능하다.
엑스선 소스와 엑스선 검출기는 프레임(106)에 연결되고, 프레임은 갠트리(105)에 연결되는바, 이 때 프레임이 갠트리의 길이 방향으로 이동하여 대상체와의 위치를 맞출 수 있다.
전술한 도 18a의 예시에서와 같이 사용자는 입력부를 조작하여 노출 파라미터와 영상 처리부의 동작 등을 제어할 수 있다.
엑스선 영상 장치가 혈관 조영술을 수행하는 경우에는 도 18c에 도시된 바와 같이, C-arm 구조를 가질 수 있다. 엑스선 소스와 엑스선 검출기는 C 형상의 암(C-arm)(107)의 양쪽 단부에 각각 장착될 수 있다. C-arm(107)은 연결축(109)을 통해 갠트리(105)와 연결되며 오비탈 방향(orbital direction)으로 회전할 수 있다.
엑스선 소스와 엑스선 검출기 사이에는 환자 테이블(108)이 위치하고 환자 테이블 위에 대상체가 위치하면 엑스선 소스가 대상체에 엑스선을 조사하고 엑스선 검출기가 조사된 엑스선을 검출하여 대상체의 엑스선 영상을 획득한다. 이 때, 획득되는 엑스선 영상은 동영상일 수 있고, 디스플레이부는 엑스선 동영상을 실시간으로 디스플레이할 수 있다.
엑스선 동영상을 생성하는 경우에는 대상체가 엑스선에 장시간 노출되기 때문에 저선량으로 엑스선을 조사하는 것이 중요하다. 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는, 물질 분리와 산란 보정을 순환 반복적으로 수행하기 때문에 저선량 엑스선 환경에서도 혈관이나 시술 도구 등을 정밀하게 분리할 수 있다.
예를 들어, 엑스선 영상 장치를 이용하여 혈관에 스텐트(stent)를 삽입하는 시술을 하는 경우에, 사용자는 디스플레이부에 디스플레이된 스텐트 분리 영상 또는 혈관 분리 영상을 보면서 시술을 수행할 수 있다. 이 때, 엑스선 영상 장치에 디스플레이부를 복수 개 구비하여 각각의 디스플레이부마다 필요한 영상을 디스플레이하는 것도 가능하고, 하나의 디스플레이부를 복수의 영역으로 분할하여 분할된 영역마다 필요한 영상을 디스플레이하는 것도 가능하다.
이하 외부의 장치로부터 전송 받은 멀티 에너지 엑스선 영상을 이용하여 물질 분리와 산란 보정을 순환 반복적으로 수행하는 영상 처리 장치의 실시예를 설명하도록 한다.
도 19는 일 실시예에 따른 영상 처리 장치의 제어 블록도이고, 도 20은 일 실시예에 따른 영상 처리 장치의 외관도이다.
도 19를 참조하면, 일 실시예에 따른 영상 처리 장치(200)는 멀티 에너지 엑스선 영상을 수신하는 통신부(210), 멀티 에너지 엑스선 영상을 이용하여 영상에 나타난 물질들을 분리하고 산란 보정을 수행하는 영상 처리부(220), 물질 분리 결과를 사용자에게 제공하는 디스플레이부(231) 및 영상 처리 장치의 동작에 관한 제어 명령을 사용자로부터 입력 받는 입력부(232)를 포함한다.
영상 처리 장치는 의사, 방사선사 등의 사용자가 사용하는 컴퓨터일 수 있다. 엑스선 영상 장치를 통해 멀티 에너지 엑스선 영상을 촬영한 후, 촬영된 멀티 에너지 엑스선 영상을 바로 영상 처리 장치에 전송할 수도 있고, 복수의 의료 영상 장치로부터 획득된 의료 영상들을 저장 및 전송하는 의료 영상 관리 시스템(PACS: Picture Archiving Communication System)을 통해 전송할 수도 있다.
도 20을 함께 참조하면, 통신부는 네트워크를 통해 엑스선 영상 장치 또는 의료 영상 관리 시스템(PACS)으로부터 멀티 에너지 엑스선 영상(IE1, IE2,...,IEn)을 수신할 수 있다. 이 때 사용되는 네트워크는 유선 인터넷 또는 무선 인터넷일 수도 있고, 유선 공중망, 무선 이동 통신망 또는 휴대 인터넷 등과 통합된 코어망일 수도 있고, TCP/IP 프로토콜 및 그 상위 계층에 존재하는 여러 서비스, 예를 들어 HTTP(Hyper Text Transfer Protocol), Telnet, FTP(File Transfer Protocol), DNS(Domain Name System), SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) 등을 제공하는 개방형 컴퓨터 네트워크일 수도 있다.
또는, 영상 처리 장치가 의료 영상 관리 시스템(PACS)에 포함되는 것도 가능하다. 이 경우, 통신부는 엑스선 영상 장치로부터 멀티 에너지 엑스선 영상을 수신할 수 있고, 이 때 사용되는 네트워크에 관한 설명은 전술한 바와 같다.
또한, 영상 처리 장치가 엑스선 영상 장치에 포함되는 것도 가능하다. 이 경우, 영상 처리 장치는 엑스선 영상 장치의 워크 스테이션에 마련될 수 있으며, 통신부는 엑스선 검출기로부터 멀티 에너지 엑스선 영상을 수신할 수 있다.
통신부가 수신한 멀티 에너지 엑스선 영상은 이득 보정, 오프셋 보정 등의 전처리가 수행된 영상일 수도 있고, 전처리가 수행되지 않은 로우(raw) 영상일 수도 있다.
영상 처리부는 통신부가 수신한 멀티 에너지 엑스선 영상을 이용하여 물질 분리와 산란 보정을 순환 반복적으로 수행한다. 이 때, 수신한 멀티 에너지 엑스선 영상이 전처리가 수행되지 않은 로우 영상인 경우에는 영상 처리부가 이득 보정, 오프셋 보정 등의 전처리를 수행한 후에 물질 분리를 수행할 수 있다.
영상 처리부가 수행하는 물질 분리 및 산란 보정에 관한 내용은 전술한 엑스선 영상 장치의 영상 처리부에 관하여 설명한 내용과 동일하므로, 여기서는 생략하도록 한다.
영상 처리부는 물질 분리 결과를 사용자에게 제공하기 위한 영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 각 물질의 최종 두께가 적용된 물질 분리 영상에 후처리를 수행할 수도 있고, 멀티 에너지 엑스선 영상에 가중치 감산(weighted subtraction)을 적용하여 물질 강조 영상을 생성하고, 물질 강조 영상에 각 물질의 최종 두께 정보를 결합할 수도 있다.
영상 처리부의 동작은 입력부를 통해 입력된 사용자의 명령에 따라 제어될 수 있다. 사용자는 물질 분리 영상 및 물질 강조 영상 중 하나를 선택하거나, 분리된 물질 정보와 물질 강조 영상의 결합 여부를 선택할 수 있다.
또는, 영상 처리부의 동작을 영상 처리 장치가 자동으로 제어하는 것도 가능하다. 도면에 도시되지는 않았으나, 영상 처리 장치는 영상 처리부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있는 바, 제어부는 엑스선 영상의 촬영 파라미터 중 적어도 하나에 기초하여 물질 분리 영상 및 물질 강조 영상 중 하나를 선택하거나, 분리된 물질 정보와 물질 강조 영상의 결합 여부를 선택할 수 있다. 이에 관한 설명은 전술한 도 12에 관한 설명과 동일하다.
이하 일 측면에 따른 엑스선 영상 생성 방법에 관한 실시예를 설명하도록 한다. 일 측면에 따른 엑스선 영상 생성 방법을 실시함에 있어서 전술한 실시예에 따른 엑스선 영상 장치 또는 영상 처리 장치가 사용될 수 있다.
도 21 및 도 22는 일 실시예에 따른 영상 처리 방법의 순서도이다.
도 21을 참조하면, 멀티 에너지 엑스선 영상(IE1,...,IEn)이 입력되면, 입력된 멀티 에너지 엑스선 영상을 이용하여 물질 분리를 수행한다(311).
입력된 멀티 에너지 엑스선 영상은 이득 보정, 오프셋 보정 등의 전처리가 수행된 영상일 수도 있고, 수행되지 않은 로우(raw) 영상일 수도 있다. 전처리가 수행되지 않은 로우 영상인 경우에는 전처리를 수행한 후에 물질 분리를 수행할 수 있다.
물질 분리는 물질의 두께를 계산함으로써 수행될 수 있다. 에너지 대역별 엑스선의 검출 강도, 각 물질의 감쇠 계수 및 에너지 대역 별 엑스선의 입사 강도를 이용하여 각 물질의 두께를 계산할 수 있다. 이 때, 전술한 [수학식 1] 내지 [수학식 4]를 사용하여 산란 보정 없이 물질 분리를 수행할 수도 있고, 미리 설정된 초기값을 전술한 [수학식 6]에 대입하여 산란 보정을 함께 수행할 수도 있다.
물질 분리 결과가 미리 설정된 검증 조건을 만족하면(312의 예), 물질 분리 영상을 생성하고(315), 이를 디스플레이한다(316). 각 물질의 최종 두께가 적용된 물질 분리 영상에 후처리를 수행한 후 디스플레이할 수도 있고, 멀티 에너지 엑스선 영상에 가중치 감산(weighted subtraction)을 적용하여 물질 별 강조 영상을 생성하고, 여기에 각 물질의 최종 두께 정보를 결합하여 디스플레이할 수도 있다.
여기서, 미리 설정된 검증 조건은 물질 분리 결과의 신뢰성을 보장할 수 있는지 판단하기 위한 것이다. 예를 들어, 계산된 데이터와 측정된 데이터 사이의 차이가 미리 설정된 오차 범위에 들어오는 것을 검증 조건으로 설정할 수 있다. 구체적으로, 획득된 물질 별 두께(Ti)를 반영하여 계산된 엑스선 강도와 실제 검출된 엑스선 강도 사이의 차이가 미리 설정된 오차 범위에 들어오면 산란 보정과 물질 분리의 수행을 중단하고, 그렇지 않으면 물질 분리와 산란 보정과 물질 분리를 계속 수행할 수 있다.
다른 예로서, 비용 함수를 정의하고, 정의된 비용 함수를 최소화하는지 여부를 조건으로 설정할 수도 있다. 비용 함수는 검출 엑스선 강도, 계산된 물질 별 두께, 다색성(polychromatic) 엑스선을 고려한 유효(effective) 흡수 계수 등을 이용하여 정의할 수 있다. 이 때, 유효 흡수계수는 실제 다색성 엑스선 환경에서 물질 별 흡수계수와 단색성(monochromatic) 엑스선에서의 이론적인 흡수계수의 차이를 반영한 것으로서, 적절하게 설계된 팬텀(phantom) 실험을 통해 측정할 수 있다.
물질 분리 결과가 미리 설정된 검증 조건을 만족하지 않으면(312의 아니오), 산란 추정(313)과 산란 보정(314)을 수행하고, 물질 분리를 다시 수행한다. 엑스선 산란은 계산된 물질의 두께를 이용하여 추정할 수 있다. 예를 들어, 물질의 두께, 산란 벡터, 산란 경로의 길이, 엑스선 검출기의 위치, 엑스선 검출기의 응답 특성 등을 팩터로 하는 시뮬레이션을 통해 엑스선 산란을 추정할 수 있다. 그리고, 추정된 엑스선 산란을 이용하여 산란 보정을 수행한다. 산란 보정은 엑스선 영상으로부터 엑스선 산란을 제거하는 것을 의미할 수 있다. 그리고, 산란 보정이 수행된 멀티 에너지 엑스선 영상을 이용하여 물질 분리를 다시 수행하고, 미리 설정된 조건을 만족할 때까지 이 과정을 반복한다.
또는, 산란 추정과 보정을 먼저 수행하고 물질 분리를 수행하는 것도 가능하다. 도 22를 참조하면, 멀티 에너지 엑스선 영상(IE1,...,IEn)이 입력되면, 입력된 멀티 에너지 엑스선 영상에 대해 산란 추정(321)과 산란 보정(322)을 먼저 수행한다. 물질 분리가 수행되기 전의 초기 산란 추정은 멀티 에너지 엑스선 영상의 경계 검출과 선행 정보로 미리 주어지는 표준 조직 구성을 이용하여 이루어질 수 있다.
그리고, 산란 보정이 이루어진 멀티 에너지 엑스선 영상을 이용하여 물질 분리를 수행(323)함으로써 물질 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 전술한 [수학식 4] 내지 [수학식 6]을 이용하여 각 물질의 두께(T1,...,Tn)를 계산할 수 있다.
물질 분리 결과가 미리 설정된 검증 조건을 만족하면(324의 예), 물질 분리 영상을 생성하고(325), 이를 디스플레이할 수 있다(326). 미리 설정된 검증 조건의 만족 여부를 판단하는 과정과, 물질 분리 영상을 생성하고 디스플레이하는 과정에 관한 설명은 전술한 도 21의 312 단계, 315 단계 및 316 단계에 관한 설명과 동일하다.
물질 분리 결과가 미리 설정된 검증 조건을 만족하지 않으면(324의 아니오), 획득된 물질 정보를 이용하여 산란 추정 및 산란 보정을 수행한다. 여기서, 산란 추정은 물질의 두께, 산란 벡터, 산란 경로의 길이, 엑스선 검출기의 위치, 엑스선 검출기의 응답 특성 등을 팩터로 하는 시뮬레이션을 통하여 이루어질 수 있다. 그리고, 산란 보정된 멀티 에너지 엑스선 영상을 이용하여 물질 분리를 수행하고, 미리 설정된 조건을 만족할 때까지 이 과정을 반복한다.
지금까지 상술한 엑스선 영상 장치, 영상 처리 장치 및 엑스선 영상 생성 방법에 의하면, 멀티 에너지 엑스선 영상을 이용한 물질 분리 및 산란 보정을 순환 반복적으로 수행함으로써 물질 분리와 산란 보정의 정밀도를 동시에 향상시킬 수 있다.
또한, 물질 분리 및 산란 보정을 순환 반복적으로 수행하면, 저선량 엑스선 환경에서도 물질 간 구분력이 향상되므로, 환자의 엑스선 피폭을 감소시킬 수 있고, 엑스선 동영상 분야에도 유용하게 적용될 수 있다.
100 : 엑스선 영상 장치 111: 엑스선 소스
112 : 엑스선 검출기 120 : 영상 처리부
121 : 전처리부 122 : 물질 분리부
123 : 영상 생성부 131 : 디스플레이부
132 : 입력부 140 : 제어부
200 : 영상 처리 장치 210 : 통신부
220 : 영상 처리부 231 : 디스플레이부
232 : 입력부

Claims (31)

  1. 서로 다른 에너지 대역에서 복수의 엑스선 영상을 획득하는 영상 획득부;
    상기 복수의 엑스선 영상에 대해 산란 보정을 수행하고, 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하여 물질 정보를 획득하고, 미리 설정된 검증 조건의 만족 여부에 따라 상기 산란 보정과 상기 물질 분리를 반복적으로 수행하는 영상 처리부; 및
    상기 복수의 엑스선 영상에 가중치 감산을 적용하여 생성되는 물질 강조 영상 또는 상기 물질 분리를 적용하여 생성되는 물질 분리 영상 중 상기 복수의 엑스선 영상을 획득하는데 적용되는 엑스선 선량과 미리 설정된 기준 선량의 비교 결과에 기초하여 선택된 적어도 하나를 표시하는 디스플레이부;를 포함하는 엑스선 영상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 검증 조건이 만족되지 않으면, 상기 획득된 물질 정보를 이용하여 상기 복수의 엑스선 영상에 대해 상기 산란 보정을 수행하고, 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대해 상기 물질 분리를 수행하는 엑스선 영상 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 물질 정보를 이용하여 상기 복수의 엑스선 영상에 나타난 엑스선 산란을 추정하는 엑스선 영상 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 추정된 엑스선 산란을 상기 복수의 엑스선 영상으로부터 제거함으로써 상기 산란 보정을 수행하는 엑스선 영상 장치.
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 물질 정보는,
    상기 복수의 엑스선 영상의 조사 범위(Field of View)에 포함된 물질의 두께를 포함하는 엑스선 영상 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 검증 조건은,
    상기 획득된 물질 정보를 반영하여 계산된 데이터 및 상기 계산된 데이터에 대응되는 측정된 데이터 사이의 차이가 미리 설정된 오차 범위에 포함되는지 여부를 포함하는 엑스선 영상 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 검증 조건은,
    상기 획득된 물질 정보를 이용하여 정의된 비용 함수의 최소화 여부를 포함하는 엑스선 영상 장치.
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    상기 획득된 물질 정보를 사용자에게 제공하는 엑스선 영상 장치.
  9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 8 항에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    상기 획득된 물질 정보를 이용하여 생성된 상기 물질 분리 영상을 디스플레이하는 엑스선 영상 장치.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 8 항에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    상기 물질 강조 영상에 상기 획득된 물질 정보를 결합하여 디스플레이하는 엑스선 영상 장치.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 물질 강조 영상 및 상기 물질 분리 영상 중 적어도 하나에 대한 선택을 입력받는 입력부;를 더 포함하는 엑스선 영상 장치.
  12. 삭제
  13. 서로 다른 에너지 대역에서 복수의 엑스선 영상을 획득하는 영상 획득부;
    상기 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하여 물질 정보를 획득하고, 미리 설정된 검증 조건의 만족 여부에 따라, 상기 획득된 물질 정보를 이용하는 산란 보정 및 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대한 물질 분리를 반복적으로 수행하는 영상 처리부; 및
    상기 복수의 엑스선 영상에 가중치 감산을 적용하여 생성되는 물질 강조 영상 또는 상기 물질 분리를 적용하여 생성되는 물질 분리 영상 중 상기 복수의 엑스선 영상을 획득하는데 적용되는 엑스선 선량과 미리 설정된 기준 선량의 비교 결과에 기초하여 선택된 적어도 하나를 표시하는 디스플레이부;를 포함하는 엑스선 영상 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 검증 조건이 만족되지 않으면, 상기 획득된 물질 정보를 이용하여 상기 복수의 엑스선 영상에 대해 상기 산란 보정을 수행하고, 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하 는 엑스선 영상 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    최초의 물질 분리를, 산란 보정 없이 수행하거나 또는 초기 산란 추정 값을 이용하여 산란 보정을 수행한 후에 수행하는 엑스선 영상 장치.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 13 항에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    상기 획득된 물질 정보를 사용자에게 제공하는 엑스선 영상 장치.
  17. 서로 다른 에너지 대역에서 획득된 복수의 엑스선 영상을 수신하는 통신부;
    상기 복수의 엑스선 영상에 대해 산란 보정을 수행하고, 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하여 물질 정보를 획득하고, 미리 설정된 검증 조건의 만족 여부에 따라 상기 산란 보정과 상기 물질 분리를 반복적으로 수행하는 영상 처리부; 및
    상기 복수의 엑스선 영상에 가중치 감산을 적용하여 생성되는 물질 강조 영상 또는 상기 물질 분리를 적용하여 생성되는 물질 분리 영상 중 상기 복수의 엑스선 영상을 획득하는데 적용되는 엑스선 선량과 미리 설정된 기준 선량의 비교 결과에 기초하여 선택된 적어도 하나를 표시하는 디스플레이부;를 포함하는 영상 처리 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 검증 조건이 만족되지 않으면, 상기 획득된 물질 정보를 이용하여 상기 복수의 엑스선 영상에 대해 산란 보정을 수행하고, 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하는 영상 처리 장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 물질 정보를 이용하여 상기 복수의 엑스선 영상에 나타난 엑스선 산란을 추정하고, 상기 추정된 엑스선 산란을 상기 복수의 엑스선 영상으로부터 제거함으로써 상기 산란 보정을 수행하는 영상 처리 장치.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 17 항에 있어서,
    상기 물질 정보는,
    상기 복수의 엑스선 영상의 조사 범위(Field of View)에 포함된 물질의 두께를 포함하는 영상 처리 장치.
  21. ◈청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 17 항에 있어서,
    상기 물질 강조 영상 및 상기 물질 분리 영상 중 적어도 하나에 대한 선택을 입력받는 입력부;를 더 포함하는 영상 처리 장치.
  22. ◈청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 17 항에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    상기 획득된 물질 정보를 사용자에게 제공하는 영상 처리 장치.
  23. 서로 다른 에너지 대역에서 획득된 복수의 엑스선 영상을 수신하는 통신부;
    상기 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하여 물질 정보를 획득하고, 미리 설정된 검증 조건의 만족 여부에 따라, 상기 획득된 물질 정보를 이용하는 산란 보정 및 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대한 물질 분리를 반복적으로 수행하는 영상 처리부; 및
    상기 획득된 물질 정보를 사용자에게 제공하고, 상기 복수의 엑스선 영상에 가중치 감산을 적용하여 생성되는 물질 강조 영상 또는 상기 물질 분리를 적용하여 생성되는 물질 분리 영상 중 상기 복수의 엑스선 영상을 획득하는데 적용되는 엑스선 선량과 미리 설정된 기준 선량의 비교 결과에 기초하여 선택된 적어도 하나를 표시하는 디스플레이부;를 포함하는 영상 처리 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 검증 조건이 만족되지 않으면, 상기 획득된 물질 정보를 이용하여 상기 복수의 엑스선 영상에 대해 산란 보정을 수행하고, 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하고,
    상기 검증 조건이 만족되면, 상기 산란 보정과 상기 물질 분리를 중단하는 영상 처리 장치.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    최초의 물질 분리를, 상기 산란 보정 없이 수행하거나 또는 초기 산란 추정 값을 이용하여 산란 보정을 수행한 후에 수행하는 영상 처리 장치.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 검증 조건은,
    상기 획득된 물질 정보를 반영하여 계산된 데이터 및 상기 계산된 데이터에 대응되는 측정된 데이터 사이의 차이가 미리 설정된 오차 범위에 포함되는지 여부를 포함하는 영상 처리 장치.
  27. 서로 다른 에너지 대역에서 획득된 복수의 엑스선 영상에 대해 산란 보정을 수행하는 단계;
    상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하여 물질 정보를 획득하는 단계;
    미리 설정된 검증 조건의 만족 여부에 따라 상기 산란 보정과 상기 물질 분리를 반복적으로 수행하는 단계; 및
    상기 복수의 엑스선 영상에 가중치 감산을 적용하여 생성되는 물질 강조 영상 또는 상기 물질 분리를 적용하여 생성되는 물질 분리 영상 중 상기 복수의 엑스선 영상을 획득하는데 적용되는 엑스선 선량과 미리 설정된 기준 선량의 비교 결과에 기초하여 선택된 적어도 하나를 표시하는 단계;를 포함하는 엑스선 영상 생성 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 검증 조건의 만족 여부에 따라 산란 보정과 상기 물질 분리를 반복적으로 더 수행하는 단계는,
    상기 검증 조건이 만족되지 않으면, 상기 획득된 물질 정보를 이용하여 상기 복수의 엑스선 영상에 대해 상기 산란 보정을 수행하는 단계; 및
    상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대해 상기 물질 분리를 수행하는 단계;를 포함하는 엑스선 영상 생성 방법.
  29. ◈청구항 29은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 27 항에 있어서,
    상기 검증 조건이 만족되면, 상기 산란 보정과 상기 물질 분리를 중단하고 상기 획득된 물질 정보를 사용자에게 제공하는 단계;를 더 포함하는 엑스선 영상 생성 방법.
  30. 서로 다른 에너지 대역에서 획득된 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하여 물질 정보를 획득하는 단계;
    미리 설정된 검증 조건의 만족 여부에 따라, 상기 획득된 물질 정보를 이용하는 산란 보정 및 상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상을 이용하는 물질 분리를 반복적으로 수행하는 단계; 및
    상기 복수의 엑스선 영상에 가중치 감산을 적용하여 생성되는 물질 강조 영상 또는 상기 물질 분리를 적용하여 생성되는 물질 분리 영상 중 상기 복수의 엑스선 영상을 획득하는데 적용되는 엑스선 선량과 미리 설정된 기준 선량의 비교 결과에 기초하여 선택된 적어도 하나를 표시하는 단계;를 포함하는 엑스선 영상 생성 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 검증 조건의 만족 여부에 따라 산란 보정과 물질 분리를 반복적으로 수행하는 단계는,
    상기 검증 조건이 만족되지 않으면, 상기 획득된 물질 정보를 이용하여 상기 복수의 엑스선 영상에 대해 산란 보정을 수행하는 단계; 및
    상기 산란 보정이 수행된 복수의 엑스선 영상에 대해 물질 분리를 수행하는 단계;를 포함하는 엑스선 영상 생성 방법.
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