KR102374154B1 - 엑스레이 시스템 및 이의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엑스레이 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 대상자의 호흡에 동기화되어 최적 시점에서 엑스레이 영상을 획득할 수 있는 엑스레이 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 엑스레이 촬영 신호가 생성되면 준비시간 경과 후 엑스레이 촬영을 하여 대상자의 엑스레이 영상을 획득하는 엑스레이 촬영장치; 상자의 호흡 움직임에 대한 변화를 감지하는 센싱부; 그리고 기 센싱부의 감지 결과를 통해서 대상자의 호흡에 대한 흡기피크, 호기피크 및 호흡주기를 산출하고, 상기 산출 결과를 반영하여 상기 엑스레이 촬영 시점을 결정하며, 상기 결정된 엑스레이 촬영 시점보다 상기 준비시간만큼 이전 시점일 때, 엑스레이 촬영 신호를 생성하는 호흡동기화모듈을 포함하는 엑스레이 시스템이 제공될 수 있다.

Description

엑스레이 시스템 및 이의 제어방법{X-ray system and a controlling method of the same}
본 발명은 엑스레이 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 대상자의 호흡에 동기화되어 최적 시점에서 엑스레이 영상을 획득할 수 있는 엑스레이 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
엑스레이(X-ray) 촬영 기기는 의료기기로 사용되고 있으며, 대상자의 흉부나 복부에 엑스레이를 방사하여 엑스레이 영상을 생성한다. 획득한 엑스레이 영상은 대상자의 질환 유무를 판단할 때 사용된다. 따라서, 영상의 질이 매우 중요하다고 할 수 있다.
엑스레이 영상의 질은 엑스레이 촬영 시 대상자의 호흡과 매우 큰 연관관계를 갖는다. 일례로, 흉부 엑스레이 촬영은 대상자가 최대로 흡기 완료한 상태에서 수행됨이 바람직하고, 복부 엑스레이 촬영은 대상자가 최대로 호기 완료한 상태에서 수행됨이 바람직하다.
그러므로, 실제 엑스레이 촬영 시에는 촬영자(사용자)의 지시에 따라서 대상자가 호흡 수행 및 호흡 멈춤을 하는 것이 일반적이다.
그러나, 소아나 중환자 등 특정 대상자의 경우에는 사용자의 지시에 따라서 호흡 수행 및 호흡 정지하는 것을 기대하기 어렵다. 그러므로, 특정 대상자의 경우에는 최적의 X-ray 촬영 영상을 얻는데 많은 어려움이 있다. 호흡 외에도 울음, 움직임 등에 의해 획득된 엑스레이 영상이 부정확하여 재촬영이 요구되는 경우도 많다.
이러한 문제를 해결하기 위한 종래기술로서, 일본공개특허공보 특개 2004-57559호(공개일: 2004. 2. 26)에는 "호흡 동기 X선 촬영 장치"가 개시된 바 있다.
도 1은 종래기술에 따른 호흡 동기 X선 촬영 장치를 나타내는 전체구성도이고, 도 2는 레이저 거리 측정기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 호흡 동기 X선촬영 장치(1)는 피검체(2)의 흉부 또는 복부의 한 쪽 체표면의 X선원에 대한 변위량을 계측하는 변위량 계측 수단과, 상기 변위량 계측 수단에 의해 계측된 변위량에 기초를 두어서 피검체(2)의 호흡 상태를 검출하는 호흡 상태 검출수단과, 상기 호흡 상태 검출수단에서 검출된 피검체(2)의 호흡주기 중의 원하는 시점에 동기해서 X선을 방사하는 X선 방사 수단을 포함한다.
또한, 종래기술에 따른 호흡 동기 X선 촬영 장치(1)는 상기 변위량 계측 수단으로서 제어회로(3)에 접속되는 레이저 거리 측정기(4)가 구성되며, 상기 레이저 거리 측정기(4)는 피검체(2)의 흉부 또는 복부의 체표면에 레이저 빔을 투사하는 레이저 발진기(5)와, 체표면에서 반사한 레이저 빔을 수광하는 레이저 빔 수광기(6)와, 레이저 빔의 투사시부터 수광시까지의 시간차이를 산출하는 시간차이산출 수단(7)과, 시간차이산출 수단(7)에서 산출된 시간차이를 이용하여 레이저 거리 측정기(4)로부터 피검체(2)의 체표면까지의 거리를 연산하여 제어회로(3)에 출력하는 거리연산 수단(8)으로 구성된다.
상기 제어회로(3)는 레이저 거리 측정기(4)의 거리연산 수단(8)에서 연산되어 출력되는 거리신호를 파형화 처리하여 피검체(2)의 호흡 상태 즉, 호기상태의 피크(호기피크, 즉 호흡에 의해 흉부 또는 복부를 가장 축소한 호기완료 상태)와 흡기상태의 피크(흡기피크, 즉 호흡에 의해 흉부 또는 복부를 가장 확대한 흡기완료 상태)를 검출한다.
그리고, 호기피크 또는 흡기피크에 기초하여 실제 엑스레이를 방사하는 시점 이전에 방사 신호의 생성 시간을 설정하게 된다. 일례로, 흡기피크 값이 X인 경우, 레이저 거리 측정기(4)에서 측정된 값이 X1 일 때, 엑스레이 방사 신호를 생성하도록 하고 있다. 여기서, X1 은 흡기피크 값인 X과 임계치 Y 값의 함수로 결정되며, X1은 X와 (1+Y)를 곱한 값으로 결정되는 것을 개시하고 있다.
임계치 Y는 사용자가 입력하는 값으로 엑스레이 방사 신호 생성 후 실제 엑스레이가 방사되는 시점 사이의 시간(준비시간)을 의미하는 것으로 보여진다.
종래기술에 따르면 준비시간을 고려하여 흡기피크 이전에 방사 신호를 생성하여 흡기피크에 실제 엑스레이를 방사하여 엑스레이 영상을 얻을 수 있다.
그러나, 종래기술에서는 엑스레이 방사 시점을 결정할 때 호기피크 또는 흡기피크만을 고려하기 때문에 실제 호기피크 또는 흡기피크 시에 엑스레이가 방사될 수 있는 정확도가 떨어지는 문제가 있다. 이 경우, 사용자는 임계치 Y를 보정하여 입력하게 되고, 따라서 단번에 최적의 엑스레이 영상을 획득하는 것이 용이하지 않는 문제가 있다.
본 발명은 기본적으로 종래 엑스레이 시스템의 문제를 해결하고자 함을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 호기피크 또는 흡기피크뿐만 아니라 대상자의 호흡주기를 산출하여 보다 정확한 시점에 엑스레이를 방사하여 엑스레이 영상을 획득할 수 있는 엑스레이 시스템 및 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 엑스레이 방사 신호를 생성하는 시점과 대상자의 호흡 움직임에 대한 변화를 감지하는 센싱부의 특정 감지값과 매칭시켜, 보다 정확한 시점에 엑스레이를 방사할 수 있는 엑스레이 시스템 및 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 사용자가 대상자의 호기피크 또는 흡기피크 중 어느 한 시점에서 엑스레이 영상을 획득할지 여부를 용이하게 선택할 수 있는 엑스레이 시스템 및 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 대상자의 인지 능력과 무관하게 양질의 엑스레이 영상을 획득할 수 있는 엑스레이 시스템 및 제어방법을 제공하고자 한다.
전술한 목적을 구현하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 엑스레이 촬영 신호가 생성되면 준비시간 경과 후 엑스레이 촬영을 하여 대상자의 엑스레이 영상을 획득하는 엑스레이 촬영장치; 대상자의 호흡 움직임에 대한 변화를 감지하는 센싱부; 그리고 상기 센싱부의 감지 결과를 통해서 대상자의 호흡에 대한 흡기피크, 호기피크 및 호흡주기를 산출하고, 상기 산출 결과를 반영하여 상기 엑스레이 촬영 시점을 결정하며, 상기 결정된 엑스레이 촬영 시점보다 상기 준비시간만큼 이전 시점일 때, 엑스레이 촬영 신호를 생성하는 호흡동기화모듈을 포함하는 엑스레이 시스템이 제공될 수 있다.
상기 엑스레이 촬영장치는 엑스레이를 방사하여 엑스레이 영상을 획득하도록 구비된다. 엑스레이는 매우 고전압을 통해서 방사될 수 있으므로, 엑스레이 촬영 신호 시점으로부터 엑스레이가 방사되어 촬영되는 시점 즉 촬영 시점은 상이하다. 즉, 촬영 신호 시점과 실제 촬영 시점 사이의 시간 간격을 준비시간이라 할 수 있다.
따라서, 최소 준비시간은 시스템에 따른 고유값일 수 있으며, 필요한 경우 실제 준비시간은 최소 준비시간 이상으로 사용자가 설정하도록 할 수 있다.
상기 호흡동기화모듈은, 상기 준비시간만큼 이전 시점을 상기 센싱부의 감지 결과의 특정값과 매칭시키고, 상기 센싱부의 감지 결과가 상기 특정값과 동일할 때 상기 엑스레이 촬영 신호를 생성하도록 할 수 있다.
즉, 시간에 따라 엑스레이 촬영 신호 시점을 결정하는 것이 아니라 센싱부의 감지 결과에 따라 엑스레이 촬영 신호 시점을 결정할 수 있다. 따라서, 알고리즘이 간단하고 호흡동기화모듈의 프로세싱 용량이 클 필요가 없게 된다.
상기 센싱부의 감지 결과는 감지 시점 정보를 포함함이 바람직하다.
상기 센싱부는 거리량, 가속도량, 압력량 등 다양한 형태의 값을 감지하도록 할 수 있다. 즉, 대상자의 호흡에 따라 가변되는 양을 감지하도록 구비될 수 있다. 센싱부의 감지 결과는 감지된 물리량뿐만 아니라 물리량을 감지한 시점을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 호흡동기화모듈은 상기 센싱부의 감지 결과에 대한 변화량을 통하여 상기 흡기피크와 호기피크를 산출할 수 있다.
상기 호흡동기화모듈은 각각 2회 이상의 흡기피크와 호기피크가 산출된 후, 흡기피크와 흡기피크 사이의 시간 산술 평균 또는 호기피크와 호기피크 사이의 시간 산술 평균을 통해서, 상기 호흡주기를 산출할 수 있다.
보다 정확한 호흡주기를 산출하기 위해서 호흡동기화모듈은 각각 3회의 흡기피크와 호기피크가 산출된 후, 호흡주기를 산출하도록 할 수 있다.
상기 특정값은, 흡기피크 동기화 엑스레이 촬영을 위한 흡기 특정값과 호기기 피크 동기화 엑스레이 촬영을 위한 호기 특정값을 갖는 것이 바람직하다.
상기 호흡동기화모듈은, 상기 센싱부의 감지 결과가 상기 흡기 특정값과 동일하고 상기 센싱부의 감지 결과에 대한 변화량이 양의 값을 가질 때, 상기 흡기피크 동기화 엑스레이 촬영을 위한 신호를 생성하도록 할 수 있다.
여기서, 상기 흡기 특정값은 흡기피크와 호흡주기를 통해서 결정됨이 바람직하다. 즉, 홉기피크 동기화 엑스레이 촬영에서 엑스레이 촬영 신호의 생성 시점은 흡기피크와 호흡주기를 통해서 결정됨이 바람직하다.
상기 호흡동기화모듈은, 상기 센싱부의 감지 결과가 상기 호기 특정값과 동일하고 상기 센싱부의 감지 결과에 대한 변화량이 음의 값을 가질 때, 상기 호기피크 동기화 엑스레이 촬영을 위한 신호를 생성하도록 할 수 있다.
여기서, 상기 호기 특정값은 호기피크와 호흡주기를 통해서 결정됨이 바람직하다. 즉, 호기피크 동기화 엑스레이 촬영에서 엑스레이 촬영 신호의 생성 시점은 호기피크와 호흡주기를 통해서 결정됨이 바람직하다.
상기 엑스레이 촬영이 상기 흡기피크 또는 호기피크 이전에 종료되도록, 상기 준비시간은 상기 엑스레이 촬영 신호 생성 후 엑스레이가 방출되는 방출준비시간과 대상자가 엑스레이에 노출되는 노출시간을 포함할 수 있다.
홉기피크와 호기피크 직후에는 센싱부에서 센싱되는 물리량이 급격하게 변하게 된다. 따라서, 흡기피크와 호기피크 종료 이전에 엑스레이 촬영이 종료되도록 하는 것이 바람직하다.
흡기피크 동기화 엑스레이 촬영과 호기피크 동기화 엑스레이 촬영을 선택하고, 상기 준비시간을 입력하기 위한 사용자 인터페이스를 더 포함함이 바람직하다.
상기 엑스레이 촬영이 상기 흡기피크 또는 호기피크 이전에 종료되도록, 상기 준비시간은 상기 엑스레이 촬영 신호 생성 후 엑스레이가 방출되는 방출준비시간과 대상자가 엑스레이에 노출되는 노출시간을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 방출준비시간과 노출시간은 상기 사용자 인터페이스를 통해서 각각 입력하도록 할 수 있다. 여기서, 방출준비시간의 최소 시간은 시스템마다 고유의 값을 가질 수 있다. 따라서, 방출준비시간은 상기 고유값 이상으로 입력되도록 할 수 있다.
상기 사용자 인터페이스는 엑스레이 촬영 버튼을 포함하고, 상기 엑스레이 촬영 버튼이 선택된 후 상기 센싱부와 호흡동기화모듈이 작동하는 것이 바람직하다.
전술한 목적을 구현하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 엑스레이 촬영 신호가 생성되면 준비시간 경과 후 엑스레이 촬영을 하여 대상자의 엑스레이 영상을 획득하는 엑스레이 시스템의 제어방법에 있어서, 센싱부의 감지 결과를 통해서 대상자의 호흡 움직임에 대한 변화를 감지하는 호흡감지단계; 대상자의 호흡에 대한 흡기피크, 호기피크 및 호흡주기를 산출하고 엑스레이 촬영 시점을 결정하는 예비단계; 상기 결정된 엑스레이 촬영 시점보다 상기 준비시간만큼 이전 시점에서 엑스레이 촬영 신호가 생성되도록, 상기 준비시간을 상기 감지 결과의 특정값과 매칭시키고 상기 감지 결과가 상기 특정값과 동일할 때 엑스레이 촬영 신호를 생성하는 준비단계; 그리고 상기 촬영 신호 생성 후 상기 준비시간 경과 후 엑스레이 촬영을 수행하는 촬영단계를 포함하는 엑스레이 시스템의 제어방법이 제공될 수 있다.
엑스레이 촬영 시점은 준비시간을 통해서 결정된다. 즉, 준비시간이 결정되면 준비시간만큼 경과된 시점이 엑스레이 촬영 시점이라 할 수 있다. 여기서, 준비시간은 흡기피크 또는 호기피크와 호흡주기를 통해서 산출될 수 있다. 다시 말하면, 준비시간은 산출된 흡기피크 또는 호기피크 값과 호흡주기 값을 통해서 변환되고, 변환된 준비시간은 시간 단위가 아닌 센싱부의 감지 결과 즉 물리량 단위로 나타낼 수 있다.
여기서, 물리량 단위가 미터인 경우, 변환된 준비시간은 미터 단위라고 할 수 있으며, 따라서 센싱부의 감지 결과가 변환된 준비시간과 동일한 경우, 촬영 신호가 생성되도록 할 수 있다.
물론, 센싱부의 감지 결과는 물리량이 전류 또는 전압값으로 변환될 수 있다. 이 경우, 흡기피크 또는 호기피크와 호흡주기 또한 전류 또는 전압값으로 변환될 수 있다. 따라서, 변환된 준비시간도 이와 마찬가지로 전류 또는 전압값으로 나타낼 수 있다.
그러므로, 센싱부의 감지 결과와 촬영 신호 발생 시점을 용이하게 매칭할 수 있다.
사용자의 촬영 버튼을 입력받는 시작단계를 포함하고, 상기 시작단계 이후부터 적어도 상기 준비단계의 종료 전까지 수행될 수 있다.
상기 시작단계에서는, 대상자의 호흡에 대한 흡기피크 동기화 엑스레이 촬영과 호기피크 동기화 엑스레이 촬영 중 어느 하나를 입력받도록 할 수 있다. 따라서, 사용자가 흡기피크 동기화 또는 호기피크 동기화 중 어느 하나를 용이하게 선택할 수 있다. 즉, 촬영 부위에 따라서 최적의 엑스레이 영상이 획득되도록 할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 호기피크 또는 흡기피크뿐만 아니라 대상자의 호흡주기를 산출하여 보다 정확한 시점에 엑스레이를 방사하여 엑스레이 영상을 획득할 수 있는 엑스레이 시스템 및 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 엑스레이 방사 신호를 생성하는 시점과 대상자의 호흡 움직임에 대한 변화를 감지하는 센싱부의 특정 감지값과 매칭시켜, 보다 정확한 시점에 엑스레이를 방사할 수 있는 엑스레이 시스템 및 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 사용자가 대상자의 호기피크 또는 흡기피크 중 어느 한 시점에서 엑스레이 영상을 획득할지 여부를 용이하게 선택할 수 있는 엑스레이 시스템 및 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 대상자의 인지 능력과 무관하게 양질의 엑스레이 영상을 획득할 수 있는 엑스레이 시스템 및 제어방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 엑스레이 시스템의 구성도,
도 2는 종래기술에 따른 레이저 거리 측정기의 구성을 나타내는 블럭도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엑스레이 시스템의 구성을 나타내는 블럭도,
도 4 본 발명의 일실시예에 따른 엑스레이 시스템에 적용되는 대상자의 호흡주기, 촬영 신호 생성 시점 및 촬영 시점과의 관계를 도시한 개념도,
도 5 대상자의 호흡 변화에 따른, 호기피크, 흡기피크, 촬영 신호 생성 시점 및 촬영 시점을 수치적으로 도시한 개념도, 그리고
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 엑스레이 시스템의 제어방법을 도시한 제어 플로우이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 엑스레이 시스템 및 이의 제어방법에 대해서 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엑스레이 시스템의 제어 구성을 도시하고 있다.
엑스레이 촬영장치(30)는 엑스레이를 대상자에게 방사하여 엑스레이 영상을 획득하기 위한 구성이다. 이러한 엑스레이 촬영장치(30)는 본 발명의 일실시예에서의 엑스레이 촬영장치(30)는 종래의 엑스레이 시스템에서와 동일 또는 유사할 수 있다. 따라서, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 엑스레이 시스템은 센싱부(20)를 포함함이 바람직하다.
센싱부(20)는 대상자의 호흡 움직임에 대한 변화를 감지하는 구성이라 할 수 있다.
대상자가 호흡을 하는 동안 대상자의 신체 특히 흉부와 복부의 움직임이 발생하게 된다. 이러한 움직임인 흉부나 복부의 체적 변화를 일으키기도 하고, 기준점을 기준으로 신체의 특정점에 대한 위치 변화를 일으키기도 한다.
또한, 대상자가 호흡을 하는 동안 대상자의 신체 특히 흉부와 복부의 피부는 인장과 수축을 반복할 수 있다. 따라서, 대상자가 호흡을 하는 동안 피부 자체에 가해지는 응력이 변화될 수 있다. 물론, 대상자가 호흡을 하는 동안 피부 자체의 변형(strain)이 발생될 수 있다.
호흡은 흡기피크와 호기피크 사이에서 일정 주기로 수행됨이 일반적이라 할 수 있다. 즉, 흡기피크와 호기피크는 호흡주기를 갖고 일정하게 수행된다고 할 수 있다. 흡기피크는 대상자가 숨을 최대로 들이마신 상태이며 호기피크는 대상자가 숨을 최대로 내뱉은 상태라고 할 수 있다.
피부 자체의 변형과 호흡과의 연관성을 살펴보면, 흡기피크에서의 피부 변형은 최대 증가이며 호기피크에서의 피부 변형은 최대 감소라고 할 수 있다. 또한, 대상자의 흉부 또는 복부의 전방에서 대상자와 이격된 기준점과 대상자의 흉부 또는 복부의 특정점 사이의 이격거리 변화와 호흡을 연관성을 살펴볼 수 있다. 이 경우, 흡기피크에서의 이격거리는 최소이며 호기피크에서의 이격거리는 최대라고 할 수 있다.
따라서, 대상자의 호흡에 따라 가변되는 물리량, 일례로 변위, 거리, 응력 변화, 가속도 변화 내지 압력 변화는 흡기피크와 호기피크 사이에서의 사인 곡선 또는 코사인 곡선으로 나타낼 수 있다.
이는 센싱부(20)를 구성하는 센서 형태가 매우 다양하게 변형될 수 있음을 의미하게 된다.
일례로, 종래 기술에서 개시된 광센서를 통해 센싱부(20)가 구현될 수 있으며, 대상자의 신체에 부착되는 스트레인게이지(strain-gage), 코일센서 또는 가속도 센서를 통해 센싱부(20)가 구현될 수도 있다. 물론, 보다 정확하게 대상자의 호흡 변화를 감지하기 위하여, 복수 개의 센서들을 통해서 센싱부(20)가 구현될 수도 있을 것이다.
또한, 센싱부(20)는 대상자에게 직접 부착되지 않고 대상자를 고정시키기 위한 밴드 또는 벨트 등에 구비될 수도 있다. 대상자가 밴드 또는 벨트를 통해 촬영 위치(일례로 촬영 테이블)에 고정되는 경우, 밴드 또는 벨트는 사용자에 신체에 밀착되게 된다. 따라서, 사용자의 호흡이 변화하는 경우, 밴드 또는 벨트에서 발생되는 응력에 변화가 발생된다. 이러한 응력 등의 변화를 통해서 대상자의 호흡 변화를 감지하는 것이 가능할 수 있다.
이러한 센싱부(20)를 통해서 대상자의 호흡 움직임에 대한 변화를 감지하는 것은, 최적의 엑스레이 촬영 시점을 결정하기 위한 것이라 할 수 있다. 즉, 사용자의 요청에 반응할 수 없는 소아나 중환자와 같은 대상자에 대한 엑스레이 촬영을 하는 경우, 호기피크 또는 흡기피크에 최대한 가까운 시점에 엑스레이 촬영을 하여 최적의 엑스레이 영상을 얻기 위한 것이라 할 수 있다.
본 실시예에서는, 센싱부(20)를 통해서 감지된 결과 즉 센싱 결과를 통해서, 대상자의 호흡에 대한 흡기피크, 호기피크 및 호흡주기를 산출하는 호흡동기화모듈(10)을 포함함이 바람직하다.
호흡동기화모듈(10)은 프로세서 또는 제어부라고 할 수 있으며, 센싱부(20)의 감지 결과를 이용하여 대상자의 호흡의 변화를 산출하고, 이를 이용하여 최적의 시점에 엑스레이 촬영이 가능하도록 엑스레이 촬영장치(30)의 구동을 제어하기 위한 구성이라고 할 수 있다.
구체적으로, 호흡동기화모듈(10)은 센싱부(20)의 감지 결과를 이용하여, 흡기피크, 호기피크 및 호흡주기를 산출하며, 상기 산출 결과를 반영하여 엑스레이 촬영 시점을 결정하도록 구비된다.
전술한 바와 같이, 엑스레이 촬영장치는 촬영 신호가 생성된 후 곧바로 엑스레이 촬영을 수행할 수 없다. 즉, 촬영 신호가 생성된 후 곧바로 엑스레이가 방사될 수 없다. 물론, 엑스레이 촬영장치가 고가인 경우 촬영 신호 생성과 엑스레이 촬영 사이의 시간, 즉 준비시간이 줄어들 수 있지만, 이를 줄이는 데에는 물리적 한계가 있다. 왜냐하면 매우 고전압을 이용하여야 엑스레이가 방사될 수 있기 때문이다.
따라서, 많은 경우 엑스레이 시스템에서는 0.7 초 내지 1.8 초 정도의 준비시간을 갖는 것이 일반적이다.
또한, 엑스레이 시스템의 최소 준비시간은 고유값일 수 있으며, 이는 엑스레이 시스템의 사양이라고 할 수 있다. 즉, 엑스레이 촬영 신호가 생성된 후 최소 준비시간이 경과된 후 엑스레이 촬영이 수행된다고 할 수 있다. 필요한 경우, 준비시간을 최소 준비시간보다 크게 설정하는 것이 가능할 수 있다. 그러나, 신속하고 정확한 엑스레이 촬영을 위해서 준비시간을 최소 준비시간보다 길게 설정할 필요성은 별로 없다고 할 수 있다.
일반적인 경우, 엑스레이 촬영 신호는 사용자 인터페이스(40)에 포함되는 촬영 버튼(41)에 의해서 생성될 수 있다. 즉, 사용자가 촬영 버튼(41)을 누르면 촬영 신호가 생성되고, 준비시간이 경과되면 엑스레이 촬영이 수행됨이 일반적이다.
그러나, 본 실시예에서는 대상자의 호흡에 연동되어 엑스레이 촬영을 수행할 수 있도록, 촬영 버튼을 통해 촬영 신호가 생성되지 않고, 호흡동기화모듈(10)을 통해서 촬영 신호가 생성되도록 함이 바람직하다.
즉, 물리적인 버튼 등을 통한 사용자의 입력 자체에 의해서 촬영 신호가 생성되지 않고, 알고리즘적으로 호흡동기화모듈에서 촬영 신호를 생성하도록 함이 바람직하다. 다시 말하면, 대상자의 호흡과 연동되고 준비시간을 반영하여, 최적 시점에 엑스레이 촬영이 수행되도록, 호흡동기화모듈에서 촬영 신호를 생성하도록 함이 바람직하다.
호흡동기화모듈(10)에서 촬영 신호를 생성하면, 엑스레이 촬영장치(30)는 준비시간 경과 후 엑스레이 촬영을 수행하게 된다.
상기 사용자 인터페이스(40)는 입력부(42)를 포함할 수 있다. 상기 입력부(42)를 통해서 사용자는 준비시간을 입력하거나 기설정된 준비시간을 변경할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 준비시간은 촬영 신호 생성 후 엑스레이가 방사되는 시점 사이의 시간일 수 있다. 또한, 준비시간은 촬영 신호 생성 후 엑스레이가 방사되는 시점 사이의 시간과 엑스레이에 대상자가 노출되는 시간을 합한 시간일 수도 있다.
이하에서는 도 4를 통해서, 본 발명의 일실시예에 따른 엑스레이 시스템 및 제어방법의 구현 개념에 대해서 상세히 설명한다.
센싱부(20)를 통해서 감지되는 대상자(일례로 소아)의 호흡 움직임은 도 4에 도시된 바와 같이 사인 곡선 형태로 나타낼 수 있다. 흡기피크 시점에 엑스레이를 방출하여 엑스레이를 촬영하는 경우, 준비시간을 반영하여 촬영 신호, 즉 알고리즘에 의한 촬영 신호는 미리 생성되어야 한다.
즉, 사용자가 촬영 버튼을 누르면 센싱부(20)를 통해서 대상자의 호흡 움직임이 감지되고, 감지 결과를 이용하여 촬영 시점과 촬영 신호 생성 시점이 결정될 수 있다.
다시 말하면, 대상자의 호흡 움직임을 감지하여 일례로 미래의 흡기피크 시점을 예측하고 예측된 시점보다 준비시간만큼 이전 시점에 촬영 신호를 생성할 수 있다.
여기서, 흡기피크 또는 호기피크 시점의 예측 즉 촬영 시점의 예측은 매우 중요하다. 즉, 실제 발생될 흡기피크 또는 호기피크 시점과 최대한 예측 시점이 동일하도록 하는 것이 중요하다. 그리고, 예측 시점이 매우 정확하게 예측되면 예측된 시점에서 매우 정확하게 준비시간만큼 이전 시점에 촬영 신호를 생성하는 것도 매우 중요하다.
본 실시예에서는, 촬영 시점의 예측 즉 촬영 시점의 결정을 매우 정확하게 수행하고, 결정된 촬영 시점에서 매우 정확하게 준비시간만큼 이전 시점에 촬영 신호를 생성하도록 할 수 있다.
이하에서는, 도 5 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 엑스레이 시스템의 제어방법에 대해서 상세히 설명한다.
도 5는 대상자의 호흡 변화와 준비시간과의 관계를 도시하고, 도 6은 제어 플로우 및 수식을 도시하고 있다.
도 5의(a)는 호흡 변화를 감지하면서 호기피크와 흡기피크를 산출하는 과정을 도시하고 있으며, 도 5(b)는 호흡 변화 감지 후 촬영 시점을 결정하고 결정된 촬영 시점에 대해서 촬영 신호 생성 시점을 결정하는 과정을 도시하고 있다.
센싱부(20)는 대상자의 호흡 움직임의 변화를 감지하므로, 센싱부(20)의 감지결과는 물리량이며, 호흡 움직임이 변화하므로 감지되는 물리량은 변하게 된다. 이러한 변화를 사인 곡선 형태로 모델링할 수 있다.
감지되는 물리량을 b라 하면 감지 결과가 지속적으로 출력되므로 물리량을 bn이라 할 수 있을 것이다. 여기서, n은 자연수이며 결과가 출력되는 순서를 나타낸다고 할 수 있다.
감지 결과는 감지 결과가 출력되는 시간을 포함할 수 있다. 이를 a라 하면, bn의 시점을 an이라 할 수 있다. 따라서, 감지 결과는 (an , bn)으로 나타낼 수 있다.
본 실시예는 기본적으로, 센싱부(20)를 통해서 감지되는 결과를 획득하는 단계(S10)을 포함하게 된다.
호흡동기화모듈(10)은 감지 결과를 통해서 변화량을 산출하는 단계(S15)를 수행할 수 있다. 변화량은 직전 감지 결과에 대해서 현재 감지 결과가 얼마만큼 변했는지를 나타내는 것이다. 현재의 변화량을 dn이라 하면 변화량은 (bn - bn-1)/(an - an-1)로 나타낼 수 있다.
따라서, 변화량 계산 단계를 통해서 호흡동기화모듈은 (an , bn , dn)을 획득하게 된다.
변화량 dn 이 양수인 경우에는 감지 결과가 증가하고 있음을 의미하고 음수인 경우에는 감지 결과가 감소하고 있음을 의미하게 된다. 따라서, 변화량의 추이의 판단(S30, S35) 통해서 흡기피크와 호기피크를 산출(S40, S45)할 수 있다. 즉, 흡기피크일 때의 센싱 결과와 호기피크일 때의 센싱 결과를 알 수 있다. 흡기피크에서 다음 흡기피크 사이의 시간 또는 호기피크에서 다음 호기피크 사이의 시간을 호흡주기 내지는 호흡 사이클이라 할 수 있다.
여기서, 호흡 사이클의 순서를 m이라고 할 때, m 사이클에서의 흡기피크는 (ahm , bhm)이라 할 수 있고 호기피크는 (alm , blm)이라 할 수 있다. 다시 말하면, 흡기피크와 호기피크는 호흡동기화모듈에서 획득하는 (an , bn , dn) 값과 변화량의 추이의 판단 결과를 통해서 특정한 값(시간과 물리량)으로 나타낼 수 있다.
흡기피크와 호기피크가 산출된 후 호흡주기를 산출하는 단계(S50)가 수행됨이 바람직하다. 흡기피크 시의 진폭 Ah와 호기피크 시의 진폭 Al은 산술 평균으로 나타냄이 바람직하다. 왜냐하면, 실제 흡기피크와 호기피크 시의 진폭은 호흡 사이클이 진행됨에 따라 차이가 나타날 수밖에 없기 때문이다. 따라서, 보다 정확한 흡기피크 시의 진폭과 호기피크 시의 진폭을 산출하기 위하여, 산술 평균을 이용하는 것이 바람직하다.
여기서, 두 개의 흡기피크 사이의 호흡 사이클 또는 두 개의 호기피크 사이의 호흡 사이클을 이용하여 흡기피크 시의 진폭과 호기피크 시의 진폭을 산출할 수 있다. 그러나, 보다 정확한 진폭을 산출하기 위하여 3 개의 흡기피크 사이의 호흡 사이클 또는 3 개의 호기피크 사이의 호흡 사이클을 이용하여 이용하여 진폭을 산출하는 것이 바람직하다.
따라서, 흡기피크 시의 진폭 Ah는 산술 평균으로 (bhm + bhm-1 + bhm-2)/m 으로 나타낼 수 있으며, 호기피크 시의 진폭 Al은 산술 평균으로 (blm + blm-1 + blm-2)로 나타낼 수 있다.
총 진폭 A 즉 흡기피크 시의 진폭과 호기피크 시의 진폭 사이의 거리는 Ah - Al로 나타낼 수 있다.
그리고, 호흡주기 T 또한 산술 평균으로 (ahm - ahm-2)/(m-1)로 나타낼 수 있다.
다시 말하면, 호흡동기화모듈(10)은 흡기피크, 호기피크 그리고 호흡주기를 산출하게 된다. 여기서, 흡기피크, 호기피크 그리고 호흡주기는 산술 평균을 통해서 산출함이 바람직하다. 그리고 적어도 3 번의 흡기피크 또는 호기피크가 감지된 경우에 산술 평균을 통해서 보다 정확한 흡기피크, 호기피크 그리고 호흡주기를 산출하는 것이 바람직하다.
흡기피크, 호기피크 그리고 호흡주기가 산출되면, 이후의 흡기피크 및/또는 호기피크의 시점을 결정할 수 있다.
일례로, 현재 흡기피크가 감지된 시점에서 호흡주기만큼의 시간이 경과된 시점이 다음의 흡기피크로 결정될 수 있다. 만약, 흡기피크와 연동되어 엑스레이 촬영이 수행되는 경우, 다음의 흡기피크 시점이 엑스레이 촬영 시점이라고 할 수 있다.
일례로, 현재 호기피크가 감지된 시점에서 호흡주기만큼의 시간이 경과된 시점이 다음의 호기피크로 결정될 수 있다. 만약, 호기피크와 연동되어 엑스레이 촬영이 수행되는 경우, 다음의 호기피크 시점이 엑스레이 촬영 시점이라고 할 수 있다.
본 실시예에서는 엑스레이 촬영 신호의 생성 시점을 결정하기 위하여, 결정된 엑스레이 촬영 시점보다 준비시간만큼 이전 시점을 산출하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 준비시간은 특정 시간으로 시스템의 고유값 또는 사용자가 설정한 값이라 할 수 있다. 즉, 시간 단위 값이라 할 수 있다.
본 실시예에서는 시간 단위를 갖는 준비시간을 호기피크 또는 흡기피크 값과 호흡주기 값을 통해서 변화하는 단계(S60)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 호기피크, 흡기피크 그리고 호흡주기 값은 센싱부의 감지 결과를 이용하여 산출되거나 결정된 값이라 할 수 있다.
준비시간을 P라 하는 경우, 흡기피크 연동 촬영 신호 생성 시점 AhC 는 Ah - Asin(2πP/T)라 할 수 있다. 또한 호기피크 연동 촬영 신호 생성 시점 AlC 는 Al + Asin(2πP/T)라 할 수 있다.
즉, 시간의 추이를 통해서 촬영 신호를 생성하는 것이 아니라, 센싱부에서 감지된 값 즉 S15 단계에서 감지된 값이 특정값이 AhC 또는 AlC일 때 촬영 신호가 생성되도록 할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 사용자 설정(S10) 단계를 포함할 수 있다. 상기 사용자 설정 단계는 사용자가 촬영 버튼(41)을 누르는 단계일 수 있다. 즉, 사용자가 촬영 버튼(41)을 누르면 센싱부(20)에서 대상자의 호흡 변화를 감지하는 단계(S15)가 수행될 수 있다. 이러한 호흡 변화 감지 단계(S15)는 촬영 신호 생성(S80) 단계가 수행될 때까지 지속적으로 수행될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 준비시간을 시간 단위가 아닌 센싱부에서 감지하는 물리값으로 치환하는 단계(S60)가 수행된다. 이를 준비시간을 센싱부의 감지값으로 보정하는 단계라 할 수 있다.
준비시간을 센싱부의 감지값으로 보정(S60)한 후, 보정된 준비시간과 센싱부의 감지값이 일치하는지 여부를 판단하는 단계(S70, S75)가 수행될 수 있다.
이러한 판단단계에서는 호기피크와 연동되어 촬영 신호를 생성할지 아니면 흡기피크와 연동되어 촬영 신호를 생성할지 여부 또한 판단될 수 있다.
일례로, 사용자 설정(S10) 단계에서 호기피크 연동 촬영인지 흡기피크 연동 촬영인지를 사용자가 선택하는 단계가 수행될 수 있다. 즉, 입력부(42)를 통해서 사용자는 둘 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 이를 S라 할 수 있고, S 가 0인 경우 흡기피크 연동 촬영이고, S 가 1인 경우 호기피크 연동 촬영일 수 있다.
판단단계(S70)에서 S 가 0이며, 변화량이 양수이고 센싱부의 감지값 bn 이 Ahc와 동일할 때, 촬영 신호를 생성(S80)하게 된다. 상기 촬영 신호의 생성은 사용자가 물리 버튼 등을 누름에 의해서 생성되는 것이 아니라, 알고리즘적으로 생성되는 것이라 할 수 있다.
판단단계9.S75)에서 S 가 1이며, 변화량이 음수이고 센싱부의 감지값 bn 이 Alc와 동일할 때, 촬영 신호를 생성(S80)하게 된다.
촬영 신호가 생성되면, 준비시간 P 경과 후 촬영이 수행되게 된다. 즉, 촬영 신호의 생성까지가 호흡동기화모듈(10)의 역할이며, 촬영 신호의 생성 후 촬영을 수행하는 것은 엑스레이 촬영장치(30)의 역할이라 할 수 있다.
본 실시예에서는, 준비시간 P 를 시간 단위가 아닌 센싱부의 감지값과 매칭시키게 되며, 따라서 촬영 신호의 생성 시점은 센싱부의 감지값이 특정값과 동일할 때라고 할 수 있다. 그러므로, 매우 짧은 시간 간격, 일례로 마이크로 초 단위로 센싱부의 감지가 수행되고, 센싱부의 감지값을 통해서 촬영 신호의 생성 시점이 결정된다고 할 수 있다.
한편, 사용자 설정(S10) 단계에서 준비시간은 시스템의 고유값에 대한 마진을 고려한 시간과 실제 엑스레이가 대상자에게 노출되는 시간을 포함할 수 있다.
즉, 준비시간 P 를 촬영 신호 생성 후 엑스레이 촬영 시점 사이의 시간인 P1과 촬영 시작 후 실제 엑스레이가 노출되는 시간인 E의 합으로 나타낼 수 있다. 여기서, P1과 E 값은 입력부(42)를 통해서 사용자가 입력하도록 할 수 있다.
여기서 노출시간 E는 대상자의 상태 또는 나이를 감안하여 사용자가 설정하도록 할 수 있다. 또한, 노출시간 E를 고려하는 것은 호기피크 또는 흡기피크 이전에 엑스레이 촬영이 종료되도록 할 수 있음을 의미한다.
호기피크 또는 흡기피크 직후에는 센싱부의 감지값이 매우 큰 폭으로 변하게 된다. 다시 말하면, 호기피크 또는 흡기피크 직후까지 엑스레이 촬영이 수행되는 경우 양질의 영상을 얻기 어려울 수 있다는 것이다. 따라서, 준비시간 P 성분을 실제 준비시간인 P1과 노출시간 E로 구분하고, P1과 E를 사용자가 입력하도록 함으로써, 엑스레이 촬영이 호기피크 또는 흡기피크 이전에 모두 종료하도록 할 수 있게 된다. 이 경우, 흡기피크 촬영 신호 생성 시점인 Ahc 그리고 호기피크 촬영 신호 생성 시점인 Alc는 P1과 E를 이용하여 결정된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 촬영 신호의 생성 시점을 호흡피크 또는 흡기피크와 호흡주기를 이용하여 결정할 수 있다. 그리고, 촬영 신호의 생성 시점을 시간 단위가 아닌 센싱부에서 감지하는 특정값과 매칭하여 결정할 수 있다. 그러므로, 즉각적이고 시간적인 오차를 최소화하여 보다 정확한 시점에 엑스레이 촬영을 수행할 수 있다.
전술한 실시예는 본 발명의 일실시예이다. 따라서 본 발명은 본 명세서에서 개시된 실시 예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경 가능한 모든 형태도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
10 : 호흡동기화모듈
20 : 센싱부
30 : 엑스레이 촬영장치
40 : 사용자 인터페이스
41 : 촬영 버튼
42 : 입력부

Claims (15)

  1. 엑스레이 촬영 신호가 생성되면 준비시간(P) 경과 후 엑스레이 촬영을 하여 대상자의 엑스레이 영상을 획득하는 엑스레이 촬영장치;
    대상자의 호흡 움직임에 대한 변화를 감지하는 센싱부; 그리고
    상기 센싱부의 감지값을 통해서 대상자의 호흡에 대한 흡기피크(Ah), 호기피크(Al) 및 호흡주기(T)를 산출하고, 상기 산출값들과 상기 준비시간(P)을 반영하여 상기 엑스레이 촬영 시점을 결정하며, 상기 결정된 엑스레이 촬영 시점보다 상기 준비시간(P)만큼 이전 시점에서 엑스레이 촬영 신호가 생성되도록, 상기 센싱부에서 감지된 값이 상기 산출값들 및 준비시간(P)를 통해 산출된 특정값(AhC, AlC)과 동일할 때 상기 엑스레이 촬영 신호를 생성하는 호흡동기화모듈을 포함하는 엑스레이 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부의 감지값은 감지 시점 정보를 포함함을 특징으로 하는 엑스레이 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 호흡동기화모듈은 상기 센싱부의 감지값에 대한 변화량을 통하여 상기 흡기피크와 호기피크를 산출하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 호흡동기화모듈은 각각 2회 이상의 흡기피크와 호기피크가 산출된 후, 흡기피크와 흡기피크 사이의 시간 산술 평균 또는 호기피크와 호기피크 사이의 시간 산술 평균을 통해서, 상기 호흡주기를 산출하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 특정값(AhC, AlC)은, 흡기피크 동기화 엑스레이 촬영을 위한 흡기 특정값(AhC)과 호기피크 동기화 엑스레이 촬영을 위한 호기 특정값(AlC)을 갖는 것을 특징으로 하는 엑스레이 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 호흡동기화모듈은, 상기 센싱부의 감지값이 상기 흡기 특정값(AhC)과 동일하고 상기 센싱부의 감지 결과에 대한 변화량이 양의 값을 가질 때, 상기 흡기피크 동기화 엑스레이 촬영을 위한 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 호흡동기화모듈은, 상기 센싱부의 감지값이 상기 호기 특정값(AlC)과 동일하고 상기 센싱부의 감지 결과에 대한 변화량이 음의 값을 가질 때, 상기 호기피크 동기화 엑스레이 촬영을 위한 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 시스템.
  9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엑스레이 촬영이 상기 흡기피크 또는 호기피크 이전에 종료되도록, 상기 준비시간은 상기 엑스레이 촬영 신호 생성 후 엑스레이가 방출되는 방출준비시간과 대상자가 엑스레이에 노출되는 노출시간을 포함함을 특징으로 하는 엑스레이 시스템.
  10. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡기피크 동기화 엑스레이 촬영과 호기피크 동기화 엑스레이 촬영을 선택하고, 상기 준비시간을 입력하기 위한 사용자 인터페이스를 더 포함함을 특징으로 하는 엑스레이 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 엑스레이 촬영이 상기 흡기피크 또는 호기피크 이전에 종료되도록, 상기 준비시간은 상기 엑스레이 촬영 신호 생성 후 엑스레이가 방출되는 방출준비시간과 대상자가 엑스레이에 노출되는 노출시간을 포함함을 특징으로 하는 엑스레이 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는 엑스레이 촬영 버튼을 포함하고, 상기 엑스레이 촬영 버튼이 선택된 후 상기 센싱부와 호흡동기화모듈이 작동하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 시스템.
  13. 엑스레이 촬영 신호가 생성되면 준비시간 경과 후 엑스레이 촬영을 하여 대상자의 엑스레이 영상을 획득하는 엑스레이 시스템의 제어방법에 있어서,
    센싱부의 감지값을 통해서 대상자의 호흡 움직임에 대한 변화를 감지하는 호흡감지단계;
    상기 센싱부의 감지값을 통해서 대상자의 호흡에 대한 흡기피크(Ah), 호기피크(Al) 및 호흡주기(T)를 산출하고, 상기 산출값들과 상기 준비시간(P)를 반영하여 엑스레이 촬영 시점을 결정하는 예비단계;
    상기 결정된 엑스레이 촬영 시점보다 상기 준비시간(P)만큼 이전 시점에서 엑스레이 촬영 신호가 생성되도록, 상기 준비시간(P)을 상기 감지값의 특정값(AhC, AlC)과 매칭시키고, 상기 센싱부에서 감지된 값이 상기 산출값들 및 준비시간(P)를 통해 산출된 상기 특정값(AhC, AlC)과 동일할 때 상기 엑스레이 촬영 신호를 생성하는 준비단계; 그리고
    상기 촬영 신호 생성 후 상기 준비시간(P) 경과 후 엑스레이 촬영을 수행하는 촬영단계를 포함하는 엑스레이 시스템의 제어방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    사용자의 촬영 버튼을 입력받는 시작단계를 포함하고, 상기 시작단계 이후부터 적어도 상기 준비단계의 종료 전까지 수행되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 시스템의 제어방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 시작단계에서는, 대상자의 호흡에 대한 흡기피크 동기화 엑스레이 촬영과 호기피크 동기화 엑스레이 촬영 중 어느 하나를 입력받는 것을 특징으로 하는 엑스레이 시스템의 제어방법.


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