KR102621512B1 - x-선 영상화 시스템에서 기하학적 오정렬 관리 - Google Patents
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Abstract
x-선 광원, 광자 계수 x-선 검출기 및 x-선 광원과 x-선 검출기 사이에서 x-선 경로의 중간 콜리메이터 구조를 갖는 x-선 영상화 시스템에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법이 제공된다. x-선 검출기는 다수의 픽셀로 구성되고, 콜리메이터 구조는 다수의 콜리메이터 셀로 구성되며, 콜리메이터 셀의 적어도 하나의 서브셋 각각은 픽셀의 N x M 매트릭스에 상응하고, 여기에서 N과 M 중 적어도 하나는 1 초과이다. 그 방법은 기하학적 오정렬로 인한 콜리메이터 구조로부터의 쉐도잉에 의해 상이하게 영향을 받는 둘 이상의 픽셀을 포함하는 픽셀 중 하나의 지정된 서브셋에 대해, 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 아웃풋 신호를 감시하는 단계(S1) 및 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 기하학적 오정렬의 발생을 판정하는 단계(S2)로 구성된다.
Description
본 발명은 일반적으로 x-선 영상화의 기술 분야에 관한 것이고, 더 자세하게는 x-선 영상화 시스템에서 기하학적 오정렬의 관리를 위한 방법 및 시스템, 상응하는 x-선 영상화 시스템 및 상응하는 컴퓨터-프로그램 제품에 관한 것이다.
x-선 영상화와 같은 방사선 영상화는 의료 응용 분야에서 및 비파괴 검사를 위해 수년간 사용되어 왔다.
보통, x-선 영상화 시스템은 x-선 광원 및 x-선 검출기 시스템을 포함한다. x-선 광원은 영상화될 피사체 또는 객체를 통과하는 x-선을 방출하고 그 다음 x-선 검출기 시스템에 의해 등록된다. 일부 재료는 다른 재료 보다 x-선의 더 큰 분율(fraction)을 흡수하기 때문에, 영상은 대상 또는 객체로 형성된다.
도 1을 참조하여, 예시적인 전체의 x-선 영상화 시스템의 개요로 시작하는 것이 유용할 수 있다. 이 비제한적인 예에서, x-선 영상화 시스템(100)은 기본적으로 x-선 광원(10), x-선 검출기 시스템(20) 및 관련된 영상 처리 장치(30)로 구성된다. 일반적으로, x-선 검출기 시스템(20)은 선택적인 x-선 광학에 의해 초점이 맞춰졌을 수 있고 객체 또는 대상 또는 그 일부를 통과했을지도 모를 x-선 광원(10)으로부터 방사선을 등록하도록 설정된다. x-선 검출기 시스템(20)은 영상 처리 장치(30)에 의해 영상 처리 및/또는 영상 재구성을 가능하게 하기 위해 (x-선 검출기 시스템(20)에 통합될 수 있는) 적절한 아날로그 처리 및 판독 전자 기기를 통해 영상 처리 장치(30)에 연결될 수 있다.
도 2에 예시된 바와 같이, x-선 영상화 시스템(100)의 다른 예는 x-선을 방출하는 x-선 광원(10); x-선이 객체를 통과한 후 x-선을 검출하는 x-선 검출기 시스템(20); 검출기로부터 미가공 전기 신호를 처리하고 그것을 디지털화하는 아날로그 처리 회로(25); 보정을 적용하거나, 그것을 임시로 저장하거나, 필터링하는 것과 같은 측정된 데이터에 추가적인 처리 동작을 수행할 수 있는 디지털 처리 회로(40); 및 처리된 데이터를 저장하고 추가적인 후처리 및/또는 영상 재구성을 수행할 수 있는 컴퓨터(50)로 구성된다.
전체 검출기는 x-선 검출기 시스템(20) 또는 관련된 아날로그 처리 회로(25)
에 결합된 x-선 검출기 시스템(20)으로 간주될 수 있다.
디지털 처리 회로(40) 및/또는 컴퓨터(50)를 포함하는 디지털 부는 디지털 영상 처리 시스템(30)으로 간주될 수 있고, 디지털 영상 처리 시스템(30)은 x-선 검출기로부터의 영상 데이터에 기초한 영상 재구성을 수행한다. 영상 처리 시스템(30)은 이에 따라 컴퓨터(50), 또는 대안적으로 디지털 처리 회로(40) 및 컴퓨터(50)의 결합된 시스템, 또는 가능할 경우 디지털 처리 회로가 영상 처리 및/또는 재구성에 대해서 또한 더 전문화될 경우 디지털 처리 회로(40) 그 자체로 여겨질 수 있다.
흔히 사용되는 x-선 영상화 시스템의 예는 컴퓨터 단층촬영(CT) 시스템이다. 도 3은 CT 시스템의 예를 예시하는 개략적인 다이어그램이다. 도 3의 예에서, CT 시스템은 x-선의 팬 빔 또는 콘 빔을 생산하는 x-선 광원 및 환자나 객체를 통해 전송되는 x-선의 분율을 등록하는 대향하는 x-선 검출기 시스템을 포함할 수 있다. x-선 광원 및 검출기 시스템은 보통 영상화된 객체 주위로 회전하는 갠트리 내에 장착된다. 따라서, 도 3에 예시된 x-선 광원 및 x-선 검출기 시스템은, CT 시스템의 일부로서, 예를 들어 CT 갠트리 내에 장착 가능하게 배치될 수 있다. 전체 CT 시스템은 또한 적절한 제어기 및 관리 시스템을 포함할 수 있다.
도 4는 모범적인 실시예에 따른 x-선 검출기의 개략적인 다이어그램이다. 이 예에서, x-선 검출기 및 x-선을 방출하는 x-선 광원의 개략도가 도시된다. 예를 들어, 검출기의 소자는 다시 광원을 향할 수 있고, 그들은 바람직하게 약간 만곡된 전체 구성으로 배열된다. 검출기 어레이의 치수 및 분할은 x-선 영상화 시스템의 영상화 성능에 영향을 미친다. 입사하는 x-선의 방향은 y-방향으로 언급된다. (z-방향으로 언급되는) 갠트리의 회전 축의 방향으로 다수의 검출기 픽셀은 멀티-슬라이스 영상 획득을 가능하게 한다. (x-방향으로 언급되는) 각도상 방향에서 다수의 검출기 픽셀은 동시에 동일한 평면에서 다중 투영의 측정을 가능하게 하고 이는 팬/콘-빔 CT에 적용된다. 대부분의 종래의 검출기는 슬라이스(z) 및 각도상(x) 방향 모두에서 검출기 픽셀을 갖는다.
현대의 x-선 검출기는 보통 특히 광 흡착(photo absorption) 및/또는 컴프턴 상호 작용(Compton interaction)을 통해, 입사하는 x-선을 전자로 변환시키고, 전자는 결국 감광성(photo-sensitive) 물질에 의해 검출되는 2차 가시광을 생성한다. 기타 검출기는 x-선을 직접적으로 적용된 전기장 내에서 전하 캐리어를 드리프트함으로써 수집되는 전자-정공 쌍으로 변환시키는 반도체를 기반으로 한다.
오늘날 의료 영상화에 사용되는 대부분의 x-선 검출기는 에너지 통합형이고, 이는 아웃풋 신호가 측정 기간 동안 반응한 광자의 에너지의 합임을 의미한다. 광자 계수 검출기는 또한 일부 응용에서 현실성 있는 대안으로 나타났고; 현재 광자 계수 검출기는, 예를 들어, 유방조영술에서 상업적으로 이용가능하다. 많은 광자 계수 검출기가 스펙트럼(에너지 분해)이고, 이는 그들이 광자가 반응할 때 검출기 물질에 증착되는 에너지에 기초하여 검출된 광자를 분류할 수 있음을 의미한다. 에너지 분류는 프로그램 가능한 에너지 문턱에 의해 정의되는 에너지 빈을 이용하여 수행된다. 에너지 정보는 광자가 횡단했던 객체를 통해 객체의 구성 요소에 대한 추가적인 정보를 획득하기 위해 이용될 수 있다. 추가적인 정보는 결국 영상 품질을 증가시키기 위해 및/또는 방사선량을 감소시키기 위해 이용될 수 있다.
에너지-통합형 x-선 검출기 시스템과 비교하여, 광자 계수 x-선 검출기 시스템은 다음의 이점을 갖는다: 에너지 문턱은 에너지-통합형 검출기에 대해서 측정된 신호에 포함되는 전자 잡음을 제거하기 위해 이용될 수 있다; 에너지 정보는 이른바 물질 기저 분해를 수행하기 위해 이용될 수 있고, 그에 의해 검사된 피사체에서 상이한 물질 및/또는 구성 요소가 식별되고 수량화될 수 있다(R. E. Alvarez, Medical Physics 38(5) 2324-2334, 2011); 검출기는 각도 분해능을 증가시키는 잔광을 갖지 않는다(검출기는 인풋 신호가 중단된 후 짧은 시간 동안 신호 아웃풋을 생산한다); 또한, 더 작은 픽셀 크기를 가짐으로써 더 높은 공간 해상도가 달성될 수 있다. 광자 계수 x-선 검출기용 물질은 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 카드뮴 아연 텔루라이드(CZT) 및 실리콘(Si)이다.
미국 특허 제8,183,535호는 광자 계수 에지-온 x-선 검출기의 예를 개시한다. 이 특허에서, 전체 검출기 면적을 형성하도록 함께 배열된 다수의 반도체 검출기 모듈이 존재하고, 여기에서 각각의 반도체 검출기 모듈은 유입하는 x-선에 대해 에지-온 배향되고 x-선 센서에 반응하는 x-선의 등록을 위해 통합된 회로에 연결되는 x-선 센서로 구성된다.
반도체 검출기 모듈은 보통 거의 완벽한 기하학적 효율을 갖는 거의 임의적인 크기의 완전한 검출기를 형성하도록 함께 타일형이 된다.
도 5는 반도체 검출기 모듈의 예를 예시하는 개략적인 다이어그램이다. 이는 검출기 소자로 나누어진 센서부를 갖는 반도체 검출기 모듈의 예이고, 여기에서 각각의 검출기 소자는 보통 주요 구성 요소로서 전하 수집 전극을 갖는 다이오드에 기초한다. 도 5의 예에서, 반도체 센서부는 또한 x-선이 에지를 통해 들어간다고 가정할 때, 깊이 방향으로 이른바 깊이 세그먼트로 나누어진다.
보통, 검출기 소자는 검출기의 개별적인 x-선 감응형 서브-소자이다. 일반적으로, 광자 반응은 검출기 소자에서 일어나고 따라서 발생된 전하는 검출기 소자의 상응하는 전극에 의해 수집된다.
검출기 위상에 의존하여, 특히 검출기가 평판 검출기일 때, 검출기 소자가 픽셀에 상응할 수 있다. 그러나, 깊이-세그먼트된 검출기는 다수의 검출기 스트립을 갖는 것으로 간주될 수 있고, 각각의 스트립은 다수의 깊이 세그먼트를 갖는다. 그러한 깊이-세그먼트된 검출기에 대해서, 각각의 깊이 세그먼트는 특히 각각의 깊이 세그먼트가 그 자신의 개별적인 전하 수집 전극에 관련되는 경우, 개별적인 검출기 소자로 간주될 수 있다. 깊이-세그먼트된 검출기의 검출기 스트립은 보통의 평판 검출기의 픽셀에 상응한다.
광자 계수 스펙트럼 검출기로부터의 데이터 아웃풋은 일반적으로 에너지 빈(두 문턱 사이의 펄스-높이) 내부에서 검출된 광자의 수로 구성된다. 광자 계수 데이터는 영상화된 객체의 물질 구성 요소를 추정하는데 이용될 수 있다. 이는 투영 도메인에서: 물질 두께는 개별적으로 각각의 픽셀에 대해 추정되고 영상은 각각의 기저 물질에 대해 형성; 또는 영상 도메인에서: 영상은 각각의 에너지 빈에 대해 형성되고, 물질 추정은 상이한 빈 영상을 이용하여 수행; 행해질 수 있다.
또한 산란 제거 그리드(scatter rejection grid) 또는 산란-방지 그리드(anti-scatter grid)로도 언급되는, 객체 콜리메이터 또는 더 일반적으로 콜리메이터 구조는, 현대의 CT 시스템에서 흔히 사용된다. 보통, 콜리메이터 구조(22)는 도 6에 예시된 바와 같이, 콜리메이터 셀(23)의 벽을 형성하기 위해, 무거운 금속, 예를 들어 텅스텐 또는 몰리브데넘(molybdenum)에 의해 만들어진 박판의 스택과 함께 각도 (x) 및 슬라이스 (z) 방향 모두에서 구현될 수 있다.
이러한 콜리메이터 셀은 도 7에 예시된 바와 같이, 산란된 방사선의 더 나은 억제를 위해 흔히 아래 검출기 픽셀(21)에 대해 셀-대-픽셀 관계를 유지한다. 예를 들어 미국 특허 제9,583,228B2호, 미국 특허 제8,831,181B2호, 및 미국 특허 제7,362,849B2호가 참조될 수 있다. 콜리메이터 박판을 x 및 z 방향 모두에서 x-선 광원의 초점에 정렬하는 것은 특히, 예를 들어 미국 특허 공개 제2013/0168567A1호가 언급하는, 밀도가 높게 가득찬 검출기 픽셀에 있어서 도전이다.
검출기, 산란-방지 그리드 및 광원의 오정렬은 다음으로 이어진다: 영상 획득(각각의 측정이 수행되는 위치)의 기하학적 파라미터의 에러; 및 결국 광자의 손실과 검출기의 스펙트럼 응답의 변화로 이어지는, 검출기의 쉐도잉(shadowing).
많은 방법이 기하학적 캘리브레이션, 즉 CT 영상화 시스템에서, 영상 획득의 기하학적 파라미터의 추정을 위해 발전되어 왔다:
미국 특허 공개 제2014/0211925호, 미국 특허 제8,622,615호 및 미국 특허 공개 제2014/0153694호는 캘리브레이션 팬텀 또는 장치를 사용하는 평판 검출기를 위한 기하학적 캘리브레이션에 관한 것이다. 그 장치는 검출기의 일체로 된 부분이 아니라 광원과 검출기 사이에 위치된다.
미국 특허 제6,370,218호는, x-선 튜브 초점의 위치를 판정하기 위해 x-선 일루미네이션 필드의 반그림자(penumbra)(부분적으로 일루미네이트된 영역)가 다중-슬라이스 x-선 검출기를 사용하여 측정되는 발명을 기술한다.
국제 공개 제WO 2010/093314호는 깊이 세그먼트를 갖는 에지-온 x-선 검출기로부터 측정 정보를 획득하고 상이한 깊이 세그먼트에서 검출된 x-선 계수의 수의 비를 이용하는 쉐도잉의 정도를 측정하는 것을 언급한다.
미국 특허 제5,131,021호는 일련의 x-선 감쇠 마스크가 영상화된 객체 외부에서 픽셀 상에 위치되는 발명에 관한 것이다. 축 (z) 방향에서 x-선 광원의 위치는 그 후 상이한 마스크를 갖는 픽셀에서 측정된 신호의 비에 기초하여 측정된다.
미국 특허 제8,262,288호에는 광원 위치 외의 포인트를 향하는 일련의 산란-방지 박판을 가짐으로써 초점의 위치를 결정하는 방법이 기술된다. 의도적으로 오정렬된 산란-방지 박판은 박판 바로 옆에 위치된 검출기 픽셀 상에 쉐도잉을 초래하고 광원의 이동은 그 후 광원 위치를 추정하는데 이용될 수 있는 측정된 x-선 강도의 변화로 이어진다.
다중-픽셀이 매치된 콜리메이터(콜리메이터 셀은 다수의 검출기 픽셀에 매치됨)는 더 나은 검출기 효율을 달성하기 위한 단일 광자 단층 촬영(single photon emission computed tomography: SPECT) 시스템을 위해 제안되어 왔다. 예를 들어, 국제 공개 제WO2016/162962A1호, 국제 공개 제WO2011/093127A1호, 및 A Suzuki, et al, Physics in Medicine and Biology 587 (2013): 2199th에서 참조될 수 있다. 그러나, 다중-픽셀이 매치된 콜리메이터는 일반적으로 CT에 사용되지 않는다. 다중-픽셀이 매치된 콜리메이터의 예는 도 12에 예시된다.
객체 콜리메이터로부터 검출기의 쉐도잉으로 이어질 수 있는(즉, 검출기의 일부는 x-선에 의해 일루미네이트될 수 없음) 세 유형의 오정렬이 있다. 제 1 유형은 (x-방향 또는 z-방향에서) x-선 광원의 오정렬이고, 그 경우 콜리메이터 박판은 도 8에 예시된 바와 같이, 입사하는 x-선 빔의 경로에 있게 될 것이고 검출기 깊이를 따라 상이한 활성 단면으로 이어질 것이다. 제 2 유형은 (x-방향 또는 z-방향에서) 검출기의 오정렬이고, 이는 도 9에 예시되는 바와 같이, x-선 광원의 오정렬에 대해서와 같은 동일한 상황으로 이어질 것이다. 제 3 유형은 콜리메이터 박판의 오정렬이고, 이는 도 10에 예시되는 바와 같이, 검출기 깊이를 따라 항상 정량의 비활성 검출기 면적을 초래할 것이다.
광원 또는 콜리메이터의 오정렬로부터의 쉐도잉은, 쉐도우된 픽셀에서 계수의 손실로 이어진다. 광원 오정렬에 의해 야기된 쉐도잉은 또한 검출기의 상이한 깊이에서 검출기 물질의 상이한 활성 단면을 초래한다. 검출기는 상이한 깊이에서 상이한 스펙트럼 응답을 갖기 때문에, 이는 각각의 검출기 픽셀의 스펙트럼 응답이 쉐도잉의 정도에 의존할 것이라는 것을 암시한다. 이러한 효과는 여기서 비-선형(non-linear) 스펙트럼 효과로 언급될 것이다. 상이한 스펙트럼 응답은 상이한 정규화 문제를 초래한다; 각각의 픽셀의 상대 이득(인풋 신호의 함수로서의 아웃풋 신호)은 유입하는 x-선 스펙트럼의 형상에 의존한다. 따라서, 예를 들어, 단일 기준 측정, 예를 들어 에어 스캔(air scan)(이른바 플랫-필딩(flat-fielding))으로부터 판정된 단일 보정 인자에 의해 아웃풋 신호를 정규화 함으로써 픽셀 차이를 제거하는 것이 어렵다. 상이한 스펙트럼 응답을 갖는 픽셀이 보정되지 않은 채로 남겨질 경우, 재구성된 영상이 링 아티팩트(그의 이웃하는 픽셀이 비교된 검출기 픽셀의 더 높은 또는 더 낮은 이득으로 인해 더 밝은 또는 더 어두운 값의 링)를 갖는 위험이 있다.
에너지 통합형 검출기는 이용할 수 있는 스펙트럼 정보가 없기 때문에 픽셀에서 쉐도잉의 정도가 적절하게 알려질 수 있다 하더라도 상이한 스펙트럼 응답을 보정할 수 없다. 에너지 통합형 검출기 상의 픽셀은 따라서 비-선형 스펙트럼 효과에 대처하기 위해 동일한 스펙트럼 응답에 아주 가까워야 한다. 이는, 예를 들어 미국 특허 공개 제US 2016/0025867 A1호, 미국 특허 공개 제US 2013/0121475 A1호가 언급하는, (도 11에 예시된) 높은 감쇠 물질을 갖는 쉐도잉(즉, 픽셀의 에지)의 위험이 있는 영역을 차단함으로써, 또는 미국 특허 공개 제US 2013/0121475 A1호가 언급하는, 소정의 각도(1 ℃ 이상이 될 수도 있는)를 갖는 검출기 어레이에 대하여 콜리메이터 박판을 기울임으로써, 또는 중국 특허 공개 제CN 1596829 A호가 언급하는, 쉐도잉 효과는 문턱 보다 적음(예를 들어, 검출 효율의 5% 감소)을 보장하기 위해 콜리메이터 박판의 높이를 조절함으로써, 획득될 수 있다.
광자 계수 스펙트럼 검출기에 대해서, 다른 한편으로는, 영상이 투영 도메인에서 물질 기저 분해를 이용하여 형성되는 경우 동일한 스펙트럼 응답을 가질 필요가 없다. 영상 획득 스캔 동안과 동일한 시스템 캘리브레이션 동안인 임의의 스펙트럼 차이(예를 들어 고정된 오정렬)는 픽셀-의존형 검출기 응답을 정확하게 캡쳐하는 순방향 모델[6]을 갖는 물질 기저 분해를 수행함으로써 제거될 수 있다. 순방향 모델은 예를 들어 시스템 캘리브레이션 동안 물질 캘리브레이션으로부터 획득될 수 있다(R. E. Alvarez, Medical Physics 38(5). 2324-2334, 2011).
그러나, 예를 들어 스캔 동안 기계적 이동에 의해 초래된, 다이내믹한 오정렬에 대해서, 시스템 캘리브레이션으로부터 사전 지식이 없고 따라서 캘리브레이션 데이터로 보정될 수 없다. 광원 모니터는 추가적인 보정을 위해 x-선 광원의 위치를 감시하는데 사용될 수 있지만, 높은 정확도를 달성하는 것은 어렵다. 에너지-통합형 검출기에 대해서, 다이내믹한 오정렬의 효과는, 예를 들어 미국 특허 공개 제US 2016/0025867 A1호에서 제안된 방법을 이용하여 경감되는데, 이는 더 많은 차폐를 제공하고 그에 따라 예를 들어 광원이 스캔 동안 이동한 경우 또한 상이한 검출기 픽셀 간에 균일한 활성 영역을 보장하기 위해 객체 콜리메이터와 검출기 사이에 추가의 그리드를 요구한다.
예시는 도 11에 도시되고 여기에서 픽셀 A 및 픽셀 B는 콜리메이터 박판과 광원 모두 오정렬이 있음에도 불구하고 동일한 활성 영역을 갖는다. 그러나, 그 방법은 검출기의 기하학적 효율의 큰 희생을 암시하는데, 이는 도 11로부터 볼 수 있고(추가의 그리드에 의해 차단되는 x-선이 손실됨), 이러한 희생은 그 방법이 그들의 더 작은 픽셀 크기로 인해 광자 계수 검출기에 이용될 경우 더 커질 것이다. 일반적으로, 검출기 픽셀은 참조 번호 21로 언급된다.
CT 시스템과 같은 x-선 영상화 시스템의 수행을 개선시키는 것이 일반적인 목적이다.
x-선 영상화 시스템에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법을 제공하는 것이 특정한 목적이다.
x-선 영상화 시스템에서 기하학적 오정렬을 관리하도록 설정된 시스템을 제공하는 것 또한 목적이다.
다른 목적은 그러한 시스템으로 구성되는 x-선 영상화 시스템을 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 상응하는 컴퓨터-프로그램 제품을 제공하는 것이다.
기타 목적은 본 발명의 실시예에 의해 충족된다.
제 1 양상에 따르면, x-선 광원, 광자 계수 x-선 검출기 및 x-선 광원과 x-선 검출기 사이에서 x-선 경로의 중간 콜리메이터 구조를 갖는 x-선 영상화 시스템에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법이 제공된다. x-선 검출기는 다수의 픽셀로 구성되고, 콜리메이터 구조는 다수의 콜리메이터 셀로 구성되며, 콜리메이터 셀의 적어도 하나의 서브셋 각각은 픽셀의 N x M 매트릭스에 상응하고, 여기에서 N과 M 중 적어도 하나는 1 초과이다. 그 방법은:
- 기하학적 오정렬로 인한 콜리메이터 구조로부터의 쉐도잉에 의해 상이하게 영향을 받는 둘 이상의 픽셀을 포함하는 픽셀 중 하나의 지정된 서브셋에 대해, 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 아웃풋 신호를 감시하고;
- 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 기하학적 오정렬의 발생을 판정하는 것으로 구성된다.
이러한 방식으로, x-선 영상화 시스템에서 기하학적 오정렬이 효과적으로 다뤄질 수 있다.
제 2 양상에 따르면, x-선 광원, 광자 계수 x-선 검출기 및 x-선 광원과 x-선 검출기 사이에서 x-선 경로의 중간 콜리메이터 구조를 갖는 x-선 영상화 시스템에서 기하학적 오정렬을 관리하도록 설정된 시스템이 제공된다. x-선 검출기는 다수의 픽셀로 구성되고, 콜리메이터 구조는 다수의 콜리메이터 셀로 구성되며, 콜리메이터 셀의 적어도 하나의 서브셋 각각은 픽셀의 N x M 매트릭스에 상응하고, 여기에서 N과 M 중 적어도 하나는 1 초과이다. 그 시스템은 기하학적 오정렬로 인한 콜리메이터 구조로부터의 쉐도잉에 의해 상이하게 영향을 받는 둘 이상의 픽셀을 포함하는 픽셀 중 하나의 지정된 서브셋에 대해, 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 아웃풋 신호를 감시하도록 설정된다. 그 시스템은 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 기하학적 오정렬의 발생을 판정하도록 설정된다.
제 3 양상에 따르면, 그러한 시스템으로 구성되는 x-선 영상화 시스템이 제공된다.
제 4 양상에 따르면, 프로세서에 의해 실행될 때, x-선 광원, 광자 계수 x-선 검출기 및 x-선 광원과 x-선 검출기 사이에서 x-선 경로의 중간 콜리메이터 구조를 갖는 x-선 영상화 시스템에서 기하학적 오정렬의 관리를 위한, 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램을 갖는 컴퓨터로 판독 가능한 매체로 구성되는 컴퓨터-프로그램 제품이 제공된다. 이러한 응용에서, x-선 검출기는 다수의 픽셀로 구성되고, 콜리메이터 구조는 다수의 콜리메이터 셀로 구성되며, 콜리메이터 셀의 적어도 하나의 서브셋 각각은 픽셀의 N x M 매트릭스에 상응하고, 여기에서 N과 M 중 적어도 하나는 1 초과이다. 컴퓨터 프로그램은 명령어로 구성되고, 명령어는 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서로 하여금:
- 기하학적 오정렬로 인한 콜리메이터 구조로부터의 쉐도잉에 의해 상이하게 영향을 받는 둘 이상의 픽셀을 포함하는 픽셀 중 하나의 지정된 서브셋에 대해, 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 아웃풋 신호를 감시하고;
- 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 기하학적 오정렬의 발생을 판정하도록 한다.
제 5 양상에 따르면,
- 각각의 에지-온 검출기 모듈은 하나 이상의 검출기 픽셀을 갖는, 나란히 배열되어 x-선 광원을 향해 에지-온 배향되도록 맞춰진 다수의 에지-온 검출기 모듈; 및
- x-선 광원과 에지-온 검출기 모듈 사이에서 x-선 경로에 배열된 콜리메이터 구조;로 구성되는 x-선 검출기가 제공되고, 콜리메이터 구조는 픽셀의 N x M 매트릭스에 상응하는 적어도 하나의 콜리메이터 셀로 구성되며, 여기에서 N과 M 중 적어도 하나는 1 초과이고, 콜리메이터 셀의 적어도 하나의 콜리메이터 박판은 픽셀 사이의 경계에 대하여 오프셋되도록 배열된다.
제 6 양상에 따르면,
- 나란히 배열되어 x-선 광원을 향해 에지-온 배향되도록 맞춰진 다수의 에지-온 검출기 모듈;
- 에지-온 검출기 모듈의 적어도 하나의 서브셋 사이에 배열된 x-선 감쇠 구조; 및
- x-선 광원과 에지-온 검출기 모듈 사이에서 x-선 경로에 배열된 콜리메이터 구조;로 구성되는 x-선 검출기가 제공되고, 콜리메이터 구조는 x-선 감쇠 구조의 연장으로써 배열되고 에지-온 검출기 모듈 사이에 위치된 x-선 감쇠 구조의 두께 보다 더 큰 두께를 갖는 적어도 하나의 콜리메이터 박판으로 구성된다.
기타 이점은 발명의 상세한 설명을 독해할 때 이해될 것이다.
실시예는 추가의 목적 및 그 이점과 함께, 첨부된 도면과 함께 다음의 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 것이다:
도 1은 전체 x-선 영상화 시스템의 예를 예시하는 개략도이다.
도 2는 x-선 영상화 시스템의 다른 예를 예시하는 개략도이다.
도 3은 CT 시스템의 예를 예시하는 개략도이다.
도 4는 모범적인 실시예에 따른 x-선 검출기의 개략도이다.
도 5는 반도체 검출기 모듈의 예를 예시하는 개략도이다.
도 6은 2차원 객체 콜리메이터의 예를 예시하는 개략도이고, 여기에서 콜리메이터 셀은 x-방향 및 z-방향 모두에서 중원소(heavy element) 박판으로 구성된다.
도 7은 콜리메이터 셀과 검출기 픽셀 사이에서 셀-대-픽셀 관계의 z-방향으로부터의 뷰의 예를 예시하는 개략도이다.
도 8은 x-선 광원의 오정렬의 예를 예시하는 개략도이다.
도 9는 검출기의 오정렬의 예를 예시하는 개략도이다.
도 10은 콜리메이터 박판의 오정렬의 예를 예시하는 개략도이다.
도 11은 종래의 해법의 예를 예시하는 개략도이고 여기에서 다이내믹한 또는 고정된 오정렬에 의해 초래된 네거티브 효과를 회피하기 위해 객체 콜리메이터와 검출기 사이에 추가의 그리드가 사용된다.
도 12는 객체 콜리메이터와 타일형 검출기 사이에 제시된 지오메트리에 대해 y-방향으로부터의 뷰의 예를 예시하는 개략도이고 여기에서 콜리메이터 셀은 다수의 검출기 픽셀에 상응한다. 지오메트리는 평면 검출기 상에 적용된다.
도 13은 객체 콜리메이터와 타일형 검출기 사이에 제시된 지오메트리에 대해 y-방향으로부터의 뷰의 예를 예시하는 개략도이고 여기에서 콜리메이터 셀은 다수의 검출기 픽셀에 상응한다. 지오메트리는 에지-온 검출기의 어레이 상에 적용된다.
도 14는 객체 콜리메이터와 타일형 검출기 사이에 제시된 지오메트리에 대해 z-방향으로부터의 뷰의 예를 예시하는 개략도이고 여기에서 콜리메이터 셀은 한 방향에서 두 픽셀에 상응한다.
도 15는 픽셀 경계에 대하여 오프셋하는 적어도 하나의 콜리메이터 셀을 갖는 콜리메이터 구조가 있는 x-선 검출기의 예를 예시하는 개략도이다.
도 16은 x-선 광원 오정렬의 경우 콜리메이터 셀 내부의 두 픽셀이 유지하는 대칭의 예를 예시하는 개략도이다.
도 17은 제시된 지오메트리 하의 광원 오정렬의 경우 검출기에 의해 획득될 수 있는 주기 신호의 예를 예시하는 개략도이다.
도 18은 x-선 영상화 시스템에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법의 예를 예시하는 개략적인 흐름도이다.
도 19는 8개의 에너지 빈이 있는 실리콘 검출기의 상이한 에너지 빈의 감도의 예이고, 일부 빈은 본질적으로 단색이고 다른 빈은 다색이다.
도 20은 본질적으로 단색인 에너지 빈의 캘리브레이션 단계의 예를 도시하는 개략적인 흐름도이다.
도 21은 일 실시예에 따른 컴퓨터 구현의 예를 예시하는 개략도이다.
도 1은 전체 x-선 영상화 시스템의 예를 예시하는 개략도이다.
도 2는 x-선 영상화 시스템의 다른 예를 예시하는 개략도이다.
도 3은 CT 시스템의 예를 예시하는 개략도이다.
도 4는 모범적인 실시예에 따른 x-선 검출기의 개략도이다.
도 5는 반도체 검출기 모듈의 예를 예시하는 개략도이다.
도 6은 2차원 객체 콜리메이터의 예를 예시하는 개략도이고, 여기에서 콜리메이터 셀은 x-방향 및 z-방향 모두에서 중원소(heavy element) 박판으로 구성된다.
도 7은 콜리메이터 셀과 검출기 픽셀 사이에서 셀-대-픽셀 관계의 z-방향으로부터의 뷰의 예를 예시하는 개략도이다.
도 8은 x-선 광원의 오정렬의 예를 예시하는 개략도이다.
도 9는 검출기의 오정렬의 예를 예시하는 개략도이다.
도 10은 콜리메이터 박판의 오정렬의 예를 예시하는 개략도이다.
도 11은 종래의 해법의 예를 예시하는 개략도이고 여기에서 다이내믹한 또는 고정된 오정렬에 의해 초래된 네거티브 효과를 회피하기 위해 객체 콜리메이터와 검출기 사이에 추가의 그리드가 사용된다.
도 12는 객체 콜리메이터와 타일형 검출기 사이에 제시된 지오메트리에 대해 y-방향으로부터의 뷰의 예를 예시하는 개략도이고 여기에서 콜리메이터 셀은 다수의 검출기 픽셀에 상응한다. 지오메트리는 평면 검출기 상에 적용된다.
도 13은 객체 콜리메이터와 타일형 검출기 사이에 제시된 지오메트리에 대해 y-방향으로부터의 뷰의 예를 예시하는 개략도이고 여기에서 콜리메이터 셀은 다수의 검출기 픽셀에 상응한다. 지오메트리는 에지-온 검출기의 어레이 상에 적용된다.
도 14는 객체 콜리메이터와 타일형 검출기 사이에 제시된 지오메트리에 대해 z-방향으로부터의 뷰의 예를 예시하는 개략도이고 여기에서 콜리메이터 셀은 한 방향에서 두 픽셀에 상응한다.
도 15는 픽셀 경계에 대하여 오프셋하는 적어도 하나의 콜리메이터 셀을 갖는 콜리메이터 구조가 있는 x-선 검출기의 예를 예시하는 개략도이다.
도 16은 x-선 광원 오정렬의 경우 콜리메이터 셀 내부의 두 픽셀이 유지하는 대칭의 예를 예시하는 개략도이다.
도 17은 제시된 지오메트리 하의 광원 오정렬의 경우 검출기에 의해 획득될 수 있는 주기 신호의 예를 예시하는 개략도이다.
도 18은 x-선 영상화 시스템에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법의 예를 예시하는 개략적인 흐름도이다.
도 19는 8개의 에너지 빈이 있는 실리콘 검출기의 상이한 에너지 빈의 감도의 예이고, 일부 빈은 본질적으로 단색이고 다른 빈은 다색이다.
도 20은 본질적으로 단색인 에너지 빈의 캘리브레이션 단계의 예를 도시하는 개략적인 흐름도이다.
도 21은 일 실시예에 따른 컴퓨터 구현의 예를 예시하는 개략도이다.
도 18은 x-선 광원, 광자 계수 x-선 검출기 및 x-선 광원과 x-선 검출기 사이에서 x-선 경로의 중간 콜리메이터 구조를 갖는 x-선 영상화 시스템에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법의 예를 예시하는 개략적인 흐름도이다.
일반적으로, x-선 검출기는 다수의 픽셀로 구성되고, 콜리메이터 구조는 다수의 콜리메이터 셀로 구성되며, 콜리메이터 셀의 적어도 하나의 서브셋 각각은 픽셀의 N x M 매트릭스에 상응하고, 여기에서 N과 M 중 적어도 하나는 1 초과이다.
특정 예에서, N≥2이고 M≥2이다.
기본적으로, 방법은:
S1: 기하학적 오정렬로 인한 콜리메이터 구조로부터의 쉐도잉에 의해 상이하게 영향을 받는 둘 이상의 픽셀을 포함하는 픽셀 중 하나의 지정된 서브셋에 대해, 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 아웃풋 신호를 감시하는 단계;
S2: 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 기하학적 오정렬의 발생을 판정하는 단계로 구성된다.
예를 들어, 둘 이상의 픽셀은 쉐도잉에 대해 상이한 응답을 갖고, 상이한 응답은 아웃풋 신호를 측정함으로써 감시된다.
예로써, 방법은 i) 기하학적 오정렬을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 추정하고 및/또는 ii) 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 기하학적 오정렬을 보정하고 및/또는 iii) 아웃풋 신호의 후-처리를 수행하고 및/또는 iv) 기하학적 오정렬을 나타내는 파라미터(들)에 기초한 및/또는 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초한 영상 재구성으로 더 구성된다.
특정 예에서, 적어도 하나의 픽셀의, 아웃풋 신호(들), 또는 아웃풋 신호(들)에 기초한 값(들)에 대한 기하학적 오정렬의 효과는 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 보정된다.
예를 들어, 보정될 적어도 하나의 픽셀은 영상 획득 동안 영상화될 객체/대상 뒤에 위치된다.
바람직하게, 픽셀로부터의 아웃풋 신호는 픽셀의 광자 계수를 나타낸다.
특정 예에서 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터의 아웃풋 신호는 객체/대상의 영상 획득 동안 측정되어 측정 동안 영상화될 객체/대상의 외부에 위치된다.
예를 들어, 쉐도잉에 의해 상이하게 영향을 받는 둘 이상의 픽셀은 콜리메이터 구조에 관련하여 위치되어, 그들은 기하학적 오정렬로 인해 콜리메이터 구조로부터 상이한 쉐도잉을 겪는다.
예로써, 쉐도잉에 의해 상이하게 영향을 받는 상기 둘 이상의 픽셀은 쉐도잉의 결과로써 광자 계수의 수의 증가를 갖는 하나 이상의 픽셀의 제 1 서브셋 및 쉐도잉의 결과로써 광자 계수의 수의 감소를 갖는 하나 이상의 픽셀의 제 2 서브셋을 포함할 수 있다.
특정 예에서, 각각의 콜리메이터 셀은 제 1 면 및 제 2 대향하는 면을 갖고, 지정된 서브셋의 픽셀 중 적어도 하나는 콜리메이터 셀의 제 1 면에 위치되고 지정된 서브셋의 픽셀 중 적어도 하나는 같거나 다른 콜리메이터 셀의 제 2 대향하는 면에 위치된다.
예를 들어, x-선 검출기는 다수의 검출기 모듈로 구성되고, 콜리메이터 셀의 대향하는 면에 위치된 픽셀은 x-선 검출기의 상이한 검출기 모듈에 속한다.
전형적인 예에서, 기하학적 오정렬은 x-선 광원과 x-선 검출기 사이에서 관련된 기하학적 오정렬을 포함할 수 있다.
예로써, 기하학적 오정렬에 의해 초래된 픽셀 쉐도잉의 방향 및/또는 정도는 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터의 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 판정될 수 있다.
특정 예에서, x-선 검출기는 광자 계수 및 에너지 판별 x-선 검출기이고, 상기 적어도 하나의 픽셀의 광자 계수(들)에 대한 기하학적 오정렬의 효과는, 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀 및 광자 계수 및 에너지 판별 x-선 검출기로부터 획득된 관련된 광자 에너지 정보의, 감시된 아웃풋 신호에 기초하여, 또는 아웃풋 신호(들)에 기초한 값(들)에 기초하여 보정된다.
예를 들어, 광자 계수 및 에너지 판별 x-선 검출기는 검출된 광자를 에너지 빈으로 분류하도록 설정될 수 있고, 광자 계수(들)에 대한 기하학적 오정렬의 효과를 보정하는 단계는 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀의 감시된 광자 계수 및 관련된 광자 에너지 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 픽셀의 에너지 빈에서 광자 계수(들)에 보정을 적용하는 것으로 구성될 수 있다.
선택적으로, 보정 인자는 기하학적 오정렬 및 기저 물질 두께를 나타내는 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 판정될 수 있다.
예로써, 보정 인자는 더 낮은 에너지 빈에서 광자 계수에 대해 판정되고 적용될 수 있다.
다른 예에서, 기하학적 오정렬은 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀의 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 x-선 광원의 전류 대 피크-킬로볼트 비(current-to-peak-kilovoltage ratio)(mA/kVp)의 드랍(drop)과 구별될 수 있다.
일반적으로, 기하학적 오정렬의 관리는, 예를 들어 기하학적 오정렬에 대한 모니터링 및/또는 보정/캘리브레이팅과 같이 기하학적 오정렬의 감독 및/또는 처리를 포함할 수 있다.
더 나은 이해를 위해, 기술은 비-제한적인 예를 참조하여 이제 기술될 것이다.
일부 양상(들)에서, 에너지 판별 성능을 갖는 광자 계수 x-선 검출기의 기하학적 캘리브레이션을 위한 방법 및 상응하는 실시예가 제공된다. 특정 실시예에서, 방법은 콜리메이터 셀 내부에 여러 검출기 픽셀을 갖는 것, 영상화된 객체 외부의 픽셀에서 측정된 계수의 변동을 감시하는 것 및 영상화된 객체 뒤에 위치된 픽셀에 의해 수행되는 측정을 보정하기 위해 이러한 정보를 사용하는 것에 기초한다.
같거나 다른 양상(들)에서, 본 발명은 x-선 튜브 및 x-선 검출기의 기하학적 오정렬의 효과의 관리에 관한 것이고, 1) 영상화된 객체 외부에 위치된 광자 계수 및 스펙트럼 검출기 상에서 픽셀에 의해 획득된 측정에 기초하여 x-선 튜브와 검출기 사이에서 관련된 기하학적 정렬을 추정하는 방법, 및 2) x-선 튜브와 검출기 사이에서 관련된 기하학적 정렬의 추정에 기초하여 영상화된 객체 뒤에 위치된 검출기 픽셀로부터 아웃풋 신호를 보정하는 방법을 포함한다.
도면을 참조하여, x. y, z-방향은 보통의 CT 시스템에서 x-방향은 갠트리 회전 방향이고, y-방향은 x-선 빔 방향이며 z-방향은 슬라이스 방향(시스템 축)으로 정의된다.
검출기 픽셀, 예를 들어 광자 계수로부터 아웃풋된 신호에서 에러는, 감쇠되지 않은 x-선 빔 품질 또는 검출기 픽셀의 응답 함수의 다이내믹한 변화로부터 비롯된다. 검출기 픽셀의 응답 함수는 여기서 소정의 인풋 신호, 예를 들어 픽셀이 특정 에너지의 N개의 광자로 일루미네이트될 때 각각의 에너지 빈에 등록된 계수의 평균적인 수에 대한 아웃풋 신호로 정의된다.
감쇠되지 않은 x-선 빔 품질의 변화의 근원은 x-선 튜브 전류(mA)의 드리프트 및 x-선 튜브 가속 전압(kVp)의 드리프트:를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 검출기 응답 함수의 변화의 근원은 에너지 문턱의 드리프트 및 x-선 튜브와 검출기의 상대적인 기하학적 정렬의 변화를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 객체 뒤의 픽셀로부터 아웃풋된 신호가 감쇠되지 않은 x-선 빔의 품질의 변화 및/또는 검출기 픽셀의 응답 함수의 변화에 대해 보정되지 않은 경우, 재구성된 영상은 스트리크(streak) 또는 링(ring)과 같은, 아티팩트를 함유할 수 있다.
CT 영상 획득 동안, 영상화된 객체 뒤에 위치되는 픽셀에서 측정된 신호는 객체 및 검출기/광원의 상대적인 회전으로 인해 시간이 흐르면서 자연스럽게 변한다. 이는 검출기 응답 함수의 변화로 인해 측정된 계수에서 섭동이 검출되기 어렵다는 것을 암시한다. 그러나, x-선 튜브 초점의 이동 또는 검출기의 이동과 같은, 많은 오정렬이, 동시에 전체 검출기에 영향을 미친다. 이는 영상화된 객체의 외부에 위치된 픽셀이 오정렬에 민감한 한, 영상화된 객체 외부에 위치되는 검출기 픽셀이 검출기에 관련된 광원의 이동을 감시하는데 사용될 수 있다는 것을 암시한다.
개시된 발명에서, 오정렬에 대한 감도는 각각의 콜리메이터 셀 내부에 위치된 다수의 픽셀을 가짐으로써 달성된다. 다시 말하면, 콜리메이터 구조는 다수의 콜리메이터 셀로 구성되고, 콜리메이터 셀의 적어도 하나의 서브셋 각각은 픽셀의 N x M 매트릭스에 상응하며, 여기에서 N과 M 중 적어도 하나는 1 초과이다. 이러한 유형의 콜리메이터는 때로는 멀티-픽셀 매치된 콜리메이터로 언급된다.
특히 현실적인 예에서, N≥2이고 M≥2이다.
도 12는 일반적으로 콜리메이터 구조(22)로 불리는 객체 콜리메이터와 타일형 검출기 사이에 제시된 지오메트리에 대해 y-방향으로부터의 뷰의 예를 예시하는 개략도이고, 여기에서 콜리메이터 셀(23)은 다수의 검출기 픽셀(21)에 상응한다. 지오메트리는 평면 검출기 상에 적용될 수 있다. 도 12는 하나의 콜리메이터 셀이 9개(3 x 3)의 독립적인 검출기 픽셀에 상응하는 제시된 지오메트리의 모범적인 실시예를 도시한다.
도 13은 객체 콜리메이터(22)와 타일형 검출기 사이에 제시된 지오메트리에 대해 y-방향으로부터의 뷰의 예를 예시하는 개략도이고 여기에서 콜리메이터 셀(23)은 다수의 검출기 픽셀(21)에 상응한다. 지오메트리는 에지-온 검출기의 어레이 상에 적용될 수 있다. 도 13은 하나의 콜리메이터 셀이 20개(2 x 10)의 독립적인 검출기 픽셀에 상응하는 제시된 지오메트리의 다른 모범적인 실시예를 도시한다.
예를 들어 반도체 웨이퍼로부터 구성된, 검출기 모듈(24)을 갖는 에지-온 x-선 검출기에 대해, 웨이퍼를 따른(도 13에서 z) 검출기에 대한 한 방향, 및 웨이퍼에 직교하는(도 13에서 x) 다른 방향일 수 있다.
논의된 예에서, 콜리메이터 셀의 적어도 하나의 서브셋 각각에 매치된 픽셀의 N x M 매트릭스가 존재한다.
다음에서, 오정렬로 인한 쉐도잉의 영향을 최소화하는 에지-온 광자 계수 검출기에 대한 콜리메이터 지오메트리의 비-제한적인 예가 기술될 것이다.
예로써, 콜리메이터 구조는 웨이퍼를 따른 방향에서 콜리메이터 박판이 검출기 웨이퍼 사이에 놓이는 감쇠 물질의 시트의 연장인 곳에서 제공될 수 있고, 여기에서 검출기 웨이퍼 위에 놓이는 감쇠 물질의 일부는 웨이퍼 사이에 놓이는 감쇠 물질 보다 큰 두께를 갖는다. 그러한 구조에서의 이득은 웨이퍼 위의 더 두꺼운 감쇠 물질이 그렇지 않으면 웨이퍼의 면에 영향을 미쳤을 수 있는 방사선을 차단하는 것이다(모든 방사선이 균일한 검출기 응답을 획득하기 위해 웨이퍼의 에지를 통해 통과하는/들어가는 것이 바람직함). 웨이퍼의 면에 영향을 미치는 x-선을 회피하는 것은 오정렬에 대한 감도를 낮춘다. 예를 들어, x-선이 웨이퍼의 면에 영향을 미칠 경우 감쇠되지 않은 x-선 빔이 웨이퍼 면의 넓은 면적에 직접적으로 영향을 미치기 때문에 많은 수의 검출된 x-선이 존재할 것이고, 정렬이 변해서 웨이퍼의 면이 더 이상 일루미네이트되지 않을 경우 검출된 광자의 수의 상당한 감소가 있을 것이며, 더 곤란한 캘리브레이션 문제를 초래할 것이다.
도 14는 객체 콜리메이터와 타일형 검출기 사이에 제시된 지오메트리에 대해 z-방향으로부터의 뷰의 예를 예시하는 개략도이고 여기에서 콜리메이터 셀은 (도 13에 예시된 바와 같이) 한 방향에서 두 검출기 픽셀에 상응한다.
다시 말하면, 나란히 배열되어 x-선 광원을 향해 에지-온 배향되도록 맞춰진 다수의 에지-온 검출기 모듈(24)로 구성되는 x-선 검출기가 제공된다. x-선 검출기는 에지-온 검출기 모듈(24)의 적어도 하나의 서브셋 사이에 배열된 x-선 감쇠 구조(26), 및 x-선 광원과 에지-온 검출기 모듈 사이에서 x-선 경로에 배열된 콜리메이터 구조(22)로 더 구성된다. 콜리메이터 구조(22)는 x-선 감쇠 구조의 연장으로써 배열되고 에지-온 검출기 모듈 사이에 위치된 x-선 감쇠 구조의 두께 보다 더 큰 두께를 갖는 적어도 하나의 콜리메이터 박판으로 구성된다. 그러한 콜리메이터 구조의 예는 도 14에 예시된다.
예로써, 콜리메이터 박판 및 에지-온 검출기 모듈 사이에 위치된 x-선 감쇠 구조는 서로 연결, 접합 또는 통합될 수 있다.
예를 들어, x-선 감쇠 구조는 텅스텐 시트 또는 산란-방지 포일과 같은 적어도 하나의 x-선 감쇠 시트로 구성될 수 있다.
특정 예에서, 에지-온 검출기 모듈(24)은 하나의 전하 수집 전면 및 하나의 후면을 갖고, 에지-온 검출기 모듈(24)의 적어도 하나의 서브셋은 전면 대 전면으로 쌍으로 배열되며, 적어도 하나의 콜리메이터 박판은 전면 사이에서 전면 대 전면 "갭(gap)"을 커버한다.
도 15는 픽셀 경계에 대하여 오프셋하는 적어도 하나의 콜리메이터 셀(23)을 갖는 콜리메이터 구조(22)가 있는 x-선 검출기의 예를 예시하는 개략도이다.
이 예에서, x-선 검출기는 나란히 배열되어 x-선 광원을 향해 에지-온 배향되도록 맞춰진 다수의 에지-온 검출기 모듈로 구성되고, 각각의 에지-온 검출기는 적어도 하나의 검출기 픽셀을 갖는다. x-선 검출기는 또한 x-선 광원과 에지-온 검출기 모듈 사이에서 x-선 경로에 배열된 콜리메이터 구조(22)로 구성된다. 콜리메이터 구조(22)는 픽셀(21)의 N x M 매트릭스에 상응하는 적어도 하나의 콜리메이터 셀(23)로 구성되고, 여기에서 N과 M 중 적어도 하나는 1 초과이며, 콜리메이터 셀의 적어도 하나의 콜리메이터 박판은 픽셀 사이의 경계에 대하여 오프셋되도록 배열된다.
보통, 에지-온 검출기 모듈은 횡 방향 및 길이 방향 연장을 갖고, 검출기 모듈의 길이 방향 연장에 직교하는 콜리메이터 셀의 콜리메이터 박판은 예를 들어 픽셀 경계에 대하여 오프셋되도록 배열될 수 있다.
다시 말하면, 제시된 지오메트리의 예는 웨이퍼에 직교하는 콜리메이터 박판이 검출기 픽셀 내부(픽셀 경계 상이 아님)에 놓여 있는 콜리메이터 셀을 갖는 콜리메이터 구조에 관한 것이다. 이는 콜리메이터 박판으로부터의 쉐도우가 한 픽셀에서 다른 픽셀로 스위치되지 않고, 항상 동일한 픽셀 내부에 놓일 것이기 때문에 오정렬을 관리하는데 이롭다. 또한, 쉐도잉으로 인한 스펙트럼 왜곡은 최소화될 것인데, 쉐도우의 프로파일이 검출기 물질의 모든 깊이에서 거의 동일한 너비이기 때문에, 이는, 한 픽셀 내부에 완전히 놓이는 쉐도우와 함께, 쉐도잉의 변화가 모든 에너지에 대해 상수 인자를 갖는 광자 플럭스의 변화만을 초래할 수 있음을 암시한다. 콜리메이터 박판이 픽셀 사이의 경계 상에 위치되었을 경우, 콜리메이터 박판에 인접하는 양 픽셀은 더 큰 광자 플럭스 변동 및 또한 오정렬의 결과로 스펙트럼 변동을 경험할 수도 있다.
더 일반적으로, 콜리메이터 박판의 상이한 면 위에 위치된 픽셀은 상이한 방향에서 오정렬에 대해 민감할 것이고, 즉 광원이 이동할 경우 일부 픽셀은 검출기에 의해 적은 광자에 반응할 것이고 일부 픽셀은 검출기에 의해 많은 광자에 반응할 것이다. 이는 도 16에 예시되는데, 각도 "a"를 갖는 x-선의 방향에 대하여 오정렬은 픽셀 A의 적은 일루미네이션 및 픽셀 B의 많은 일루미네이션을 야기함을 도시한다. 도 17은 기하학적 오정렬은 전체 검출기에 영향을 미치기 때문에 그 영향이 동시에 많은 픽셀에서 나타날 수 있음을 예시한다. x-선 광원의 포지션은 그 다음, 예를 들어 콜리메이터 박판의 양면에 등록된 계수의 비를 감시함으로써 추정될 수 있다. 정렬된 포지션에서, 계수의 수는 픽셀이 모두 완전히 일루미테이트되기 때문에 (이득의 차이가 캘리브레이트될 경우) 양 픽셀에 동일하고, 오정렬된 포지션에서, 콜리메이터의 높이 및 쉐도잉의 정도를 이용하여 각도상 오정렬이 캘리브레이트될 수 있다. 예를 들어, 30mm 길이 콜리메이터에 의해 쉐도우된 1mm 너비 픽셀을 고려해서 그것의 최대 계수가 5% 손실을 갖는다고 하자. 각도상 오정렬(알파)의 추정은 그 다음 tan(알파) = 0.05*10/30을 이용하여 산출될 수 있다. 이 추정의 정확도를 개선하기 위해, 광원이 의도적으로 이동되고 각각의 픽셀에서 계수의 수가 감시될 때 영상 획득 전에 캘리브레이션 스캔이 수행될 수 있다. 획득된 광자 계수는 그 다음, 예를 들어 영상 획득 동안 정렬 상태를 판정하는데 이용될 수 있는 룩-업 테이블에 저장될 수 있다.
다시 말하면, 각각의 측정에 대해, 또는 측정의 세트에 대해, 영상화된 객체 외부에 위치된 픽셀의 지정된 기준 세트로부터 검출된 신호가 감시되고 획득된 신호는 기하학적 오정렬의 발생을 정하는데 이용된다. 픽셀의 기준 세트에 대한 요건은 그들이 쉐도잉에 대한 상이한 응답을 갖는 픽셀을 함유하는 것인데, 즉 픽셀의 서브셋이 쉐도잉의 결과로써 계수의 수의 증가를 측정하고, 픽셀의 다른 서브셋이 쉐도잉의 결과로써 계수의 수의 감소를 측정하는 것이다. 상이한 응답은, 예를 들어 x-선 튜브의 전류(mA) 또는 x-선 튜브의 가속 전압(kVp)의 드리프트로부터 쉐도잉을 식별하기 위해 필요하다.
x-선 튜브 전류(mA)의 드리프트는 모든 에너지 빈 및 픽셀에 대해 계수의 동일한 증가를 초래한다. 쉐도잉의 변화가 발생할 경우, 각각의 픽셀 및 에너지 빈은 등록된 계수의 수의 상이한 변화를 겪을 수 있다. 모든 픽셀이 동일한 방식으로 쉐도잉에 응답할 경우 (즉, 모두 증가하거나 모두 감소), 모든 픽셀 및 에너지 빈이 mA 드리프트로 오해받을 수 있는 동일한 방향에서 구성 요소를 가질 것이기 때문에 쉐도잉이 예를 들어 mA 드리프트로부터 쉽게 식별될 수 없다.
개시된 발명에서, (의도적으로 오정렬된 콜리메이터 박판, 또는 픽셀 마스크를 사용할 때의 경우이지만) 오정렬을 감시하는 전용 픽셀이 필요 없다. 검출기 상의 모든 픽셀은 그들이 추정 시간에 영상화된 객체 외부에 위치되는 경우, 정렬을 추정하기 위해 사용될 수 있다. 객체의 프로파일은 확인하기 쉽기 때문에 픽셀이 획득된 CT 사이노그램 데이터로부터 영상화된 객체 외부에 놓이는 경우 추정은 간단하다.
검출기/콜리메이터에 관련된 x-선 튜브의 포지션이 추정되면, 획득된 추정은, 예를 들어:
1) 객체 뒤에 위치된 픽셀에서 측정된 x-선 계수를 보정하고
2) 영상 재구성에 대한 인풋으로 이용될 수 있는 일련의 기하학적 파라미터를 추정하기 위해 이용될 수 있다.
콜리메이터 기하학적 구조에 의존하여, 스펙트럼, 광자 계수 검출기를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 도 13에 제시된 기하학적 구조에 대해, 1)을 수행할 수 있게 하기 위해, 즉 객체 뒤의 픽셀에서 측정된 신호를 보정하기 위해 검출기는 스펙트럼(및 광자 계수)인 것이 바람직하다. 도 15에 제시된 기하학적 구조에 대해, 이것은 필요하지 않을 수도 있다. 보정되어야 할 픽셀은 목표 픽셀로 언급될 것이다.
여기서, 목표 픽셀(영상화된 객체 뒤에 위치되는 검출기 픽셀)의 에너지 빈에서 계수의 수를 보정하는 방법의 예가 제시된다. 우선, 에너지 빈의 두 유형: 단색 및 다색이 확인된다. 단색 에너지 빈은 좁은 에너지 범위에서만 민감하다. 예를 들어, 50keV와 60keV 사이의 에너지를 갖는 광자만 에너지 빈에서 계수를 생성할 수 있다. 다색 에너지 빈은 넓은 에너지 범위에서 민감하고, 예를 들어 10keV와 120keV 사이의 에너지를 갖는 광자는 에너지 빈에서 계수를 생성할 수 있다. 실리콘에 기초한 광자 계수 스펙트럼 검출기에 대해, 예를 들어 최고 에너지 문턱은 본질적으로 단색이지만, 더 낮은 에너지 빈은 컴프턴 산란 이벤트에 대한 그들의 감도(그들의 에너지 일부만 증착시키는 더 높은 에너지 광자)로 인해 다색이다.
도 19는 실리콘 광자 계수 검출기에 대한 상이한 에너지 빈의 감도(각각의 픽셀에서 계수를 생성하는 광자의 에너지 분포)의 예를 예시하는 개략도이다. 도 19의 예에서, 에너지 빈 4개 내지 8개는 매우 좁은 영역의 감도를 갖고 따라서 그들이 마치 단색(mono-chromatic)이었던 것처럼 거동하는데, 즉 쉐도잉에 대한 응답이 인풋 스펙트럼에서 독립적이다. 더 낮은 에너지 빈은, 다른 한편으로, 넓은 에너지 응답을 갖고 다색(poly-chromatic)인 것으로 간주되어야 한다.
단색 에너지 빈의 보정 인자는 목표 픽셀에 대한 인풋 스펙트럼에서 독립적이고, 이는 그들의 보정을 단순하게 한다. 보정 인자는 목표 픽셀의 빈과 지정된 기준 세트에서 픽셀의 상응하는 빈에서의 계수 간에 직접적인 관계를 정함으로써 판단될 수 있다. 목표 픽셀과 픽셀의 지정된 서브셋에서의 계수 간의 관계는, 예를 들어 전형적인 오정렬이 발생하는 동안 일련의 기준 측정을 수행함으로써 정해질 수 있다. 전형적인 오정렬은 검출기/광원 시스템의 자연스러운 이동에 의해, 또는 초점 및/또는 검출기의 의도적인 이동에 의해 획득될 수 있다. 단색 에너지 빈의 캘리브레이션을 수행하는 흐름도는 도 20에 도시된다.
다색 에너지 빈에 대한 보정 인자는 목표 픽셀에 대해 인풋 스펙트럼에 크게 의존하고 다색 에너지 빈에 대한 보정 인자를 계산하기 위해 상이한 접근이 취해져야 한다. 다음은 인풋 스펙트럼에 대한 지식이 보정을 수행하기 위해 요구되는 다색 에너지 빈에서 등록된 계수의 1차 보정을 수행하는 단계적인 방법의 예이다:
1) 기준 픽셀로부터 쉐도잉의 현재 정도 추정.
2) 목표 픽셀에 이르는 x-선 빔의 경로에서 기저 물질의 두께를 추정하기 위해 물질 기저 분해 이용(이 추정은 제거가 목적인 약간의 바이어스를 가질 것임).
3) 픽셀에 대해 인풋 스펙트럼을 추정하기 위해 검출기 응답 모델과 함께 추정된 기저 물질 두께를 이용(여기에도 바이어스가 존재할 것임).
4) 모델 앞쪽 검출기를 사용하는 목표 픽셀의 더 낮은 에너지 빈에서 등록된 계수의 수에 대한 보정 인자를 계산하기 위해 추정된 인풋 스펙트럼과 함께 쉐도잉(알파)의 추정된 정도를 이용.
5) 보정된 계수를 이용하여 물질 기저 분해를 다시 함.
보정 인자를 캘리브레이션하는 대안적인 방법은 보정 인자를 기저 물질 두께에 직접적으로 관련시키는 룩-업 테이블을 사용하는 것이다. 이 경우, 보정 인자가 추정될 매회 인풋 스펙트럼을 추정하는 중간 단계를 수행하는 것이 필요하지 않다. 룩-업 테이블에서 각각의 입력(entry)은 그 다음 기저 물질 두께의 특정한 세트에 대해 모든 에너지 빈에 대한 보정 인자를 함유할 것이다.
보정된 계수를 이용하여 수행된 기저 물질 두께의 추정이 보정 인자의 새로운 세트를 추정하는데 이용될 수 있기 때문에 보정을 반복적으로 수행하는 것이 가능하다. 새로운 보정 인자는 기저 물질 두께의 추정이 더 정확할 수 있기 때문에 처음 보다 더 정확할 것이다. 절차는 수렴시까지 반복될 수 있다.
여기 기술된 방법 및 장치는 다양한 방법으로 결합되고 재구성될 수 있음이 이해될 것이다.
예를 들어, 특정 기능은 하드웨어, 또는 적합한 처리 회로에 의한 실행을 위해 소프트웨어, 또는 그 조합으로 구현될 수 있다.
여기 기술된 단계, 기능, 절차, 모듈 및/또는 블록은 범용 전자 회로 및 주문형 회로 모두를 포함하여, 반도체 기술, 이산 회로 또는 집적 회로 기술과 같은, 임의의 종래 기술을 이용하여 하드웨어로 구현될 수 있다.
특정 예는 하나 이상의 적절하게 설정된 디지털 신호 프로세서 및 기타 공지된 전자 회로, 예를 들어, 특수 기능을 수행하도록 상호 연결된 이산 논리 게이트 또는 주문형 집적회로(Application Specific Integrated Circuits: ASIC)를 포함한다.
대안적으로, 여기 기술된 단계, 기능, 절차, 모듈 및/또는 블록의 적어도 일부는 하나 이상의 프로세서 또는 처리 유닛과 같이 적절한 처리 회로에 의한 실행을 위한 컴퓨터 프로그램과 같은 소프트웨어로 구현될 수 있다.
처리 회로의 예는 하나 이상의 마이크로 프로세서, 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP), 하나 이상의 중앙 처리 장치(CPU), 비디오 가속 하드웨어 및/또는 하나 이상의 현장 프로그램 가능 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array: FPGA)나 하나 이상의 프로그램 가능 논리 제어 장치(Programmable Logic Controller: PLC)와 같은 임의의 적절한 프로그램 가능한 논리 회로를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 제안된 기술이 구현되는 임의의 종래 장치 또는 유닛의 일반적인 처리 능력을 재사용하는 것이 가능할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 기존 소프트웨어를 다시 프로그래밍하거나 새로운 소프트웨어 구성 요소를 추가함으로써, 기존 소프트웨어를 재사용할 수도 있다.
한 양상에 따르면, x-선 광원, 광자 계수 x-선 검출기 및 x-선 광원과 x-선 검출기 사이에서 x-선 경로의 중간 콜리메이터 구조를 갖는 x-선 영상화 시스템에서 기하학적 오정렬을 관리하도록 설정된 시스템이 제공된다.
x-선 검출기는 다수의 픽셀로 구성되고, 콜리메이터 구조는 다수의 콜리메이터 셀로 구성되며, 콜리메이터 셀의 적어도 하나의 서브셋 각각은 픽셀의 N x M 매트릭스에 상응하고, 여기에서 N과 M 중 적어도 하나는 1 초과이다. 예를 들어, N≥2이고 M≥2이다.
시스템은 기하학적 오정렬로 인한 콜리메이터 구조로부터의 쉐도잉에 의해 상이하게 영향을 받는 둘 이상의 픽셀을 포함하는 픽셀 중 하나의 지정된 서브셋에 대해, 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터의 아웃풋 신호를 감시하도록 설정된다. 시스템은 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 기하학적 오정렬의 발생을 판정하도록 더 설정된다.
예로써, 둘 이상의 픽셀은 쉐도잉에 대해 상이한 응답을 갖고, 시스템은 아웃풋 신호를 측정함으로써 상이한 응답을 감시하도록 설정된다.
예를 들어, 시스템은 i) 기하학적 오정렬을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 추정하고 및/또는 ii) 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 기하학적 오정렬을 보정하고 및/또는 iii) 아웃풋 신호의 후-처리를 수행하고 및/또는 iv) 기하학적 오정렬을 나타내는 파라미터(들)에 기초한 및/또는 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초한 영상 재구성을 하도록 설정될 수 있다.
다른 양상에 따라, 여기 기술된 기하학적 오정렬의 관리를 위한 시스템으로 구성되는 x-선 영상화 시스템도 제공된다.
도 21은 일 실시예에 따른 컴퓨터 구현의 예를 예시하는 개략도이다. 이 특정 예에서, 시스템(200)은 프로세서(210) 및 메모리(220)로 구성되고, 메모리는 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어로 구성됨으로써, 프로세서는 여기 기술된 단계 및/또는 동작을 수행하기 위해 작동한다. 명령어는 보통 컴퓨터 프로그램(225; 235)으로써 구성되고, 이는 메모리(220)에 미리 설정되거나 외부 메모리 장치(230)로부터 다운로드될 수 있다. 선택적으로, 시스템(200)은 입력 파라미터(들) 및/또는 결과 출력 파라미터(들)과 같은 관련 데이터의 입력 및/또는 출력을 가능하게 하기 위해 프로세서(들)(210) 및/또는 메모리(220)에 상호 연결될 수 있는 입력/출력 인터페이스(240)로 구성된다.
용어 '프로세서'는 일반적인 의미에서 특정 처리, 결정 또는 계산 작업을 수행하기 위해 프로그램 코드 또는 컴퓨터 프로그램 명령어를 실행할 수 있는 임의의 시스템 또는 장치로 해석되어야 한다.
따라서, 하나 이상의 프로세서를 포함하는 처리 회로는 컴퓨터 프로그램을 실행할 때, 여기에 기술된 바와 같이 잘 정의된 처리 작업을 수행하도록 설정된다.
처리 회로는 오직 위에 기술된 단계, 기능, 절차 및/또는 블록을 실행하기 위해서 전용될 필요 없이, 기타의 작업 또한 실행할 수 있다.
제안된 기술은 또한 그러한 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터로 판독 가능한 매체(220; 230)로 구성되는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다.
예로써, 소프트웨어 또는 컴퓨터 프로그램(225; 235)은 보통 컴퓨터로 판독 가능한 매체(220; 230), 특히 비-휘발성 매체 상에 운반되거나 저장되는 컴퓨터 프로그램 제품으로써 실현될 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 판독 전용 메모리(Read-Only Memory ROM), 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory RAM), 콤팩트 디스크(Compact Disc CD), 디지털 다기능 디스크(Digital Versatile Disc DVD). 블루레이 디스크(Blu-ray disc), 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus USB) 메모리, 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive HDD) 저장 장치, 플래시 메모리, 자기 테이프 또는 임의의 기타 종래의 메모리 장치를 포함하여, 하나 이상의 분리형 또는 비-분리형 메모리 장치를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 따라서, 컴퓨터 프로그램은 그의 처리 회로에 의한 실행을 위하여 컴퓨터 또는 동등한 처리 장치의 동작 메모리에 로드될 수 있다.
예로써, 프로세서에 의해 실행될 때, x-선 광원, 광자 계수 x-선 검출기 및 x-선 광원과 x-선 검출기 사이에서 x-선 경로의 중간 콜리메이터 구조를 갖는 x-선 영상화 시스템에서 기하학적 오정렬의 관리를 위한, 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램을 갖는 컴퓨터로 판독 가능한 매체로 구성되는 컴퓨터-프로그램 제품이 제공된다. x-선 검출기는 다수의 픽셀로 구성되고, 콜리메이터 구조는 다수의 콜리메이터 셀로 구성되며, 콜리메이터 셀의 적어도 하나의 서브셋 각각은 픽셀의 N x M 매트릭스에 상응하고, 여기에서 N과 M 중 적어도 하나는 1 초과이다. 예를 들어, N≥2이고 M≥2이다.
컴퓨터 프로그램은, 명령어로 구성되고, 명령어는 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서로 하여금:
- 기하학적 오정렬로 인한 콜리메이터 구조로부터의 쉐도잉에 의해 상이하게 영향을 받는 둘 이상의 픽셀을 포함하는 픽셀 중 하나의 지정된 서브셋에 대해, 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 아웃풋 신호를 감시하고;
- 픽셀 중 지정된 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 기하학적 오정렬의 발생을 판정하도록 한다.
여기 제시된 방법 플로우는 하나 이상의 프로세서에 의해 수행될 때, 컴퓨터 액션 플로우로 간주될 수 있다. 상응하는 장치, 시스템 및/또는 기구가 함수 모듈의 그룹으로 정의될 수 있고, 여기에서 프로세서에 의해 수행된 각각의 단계는 함수 모듈에 상응한다. 이 경우, 함수 모듈은 프로세서에서 구동되는 컴퓨터 프로그램으로 구현된다. 이런 이유로, 장치, 시스템 및/또는 기구는 대안적으로 함수 모듈의 그룹으로 정의될 수 있고, 여기에서 함수 모듈은 적어도 하나의 프로세서에서 구동되는 컴퓨터 프로그램으로 구현된다.
메모리에 상주하는 컴퓨터 프로그램은, 이에 따라 프로세서에 의해 실행될 때, 여기 기술된 단계 및/또는 과제의 적어도 일부를 수행하도록 설정된 적절한 함수 모델로 구성될 수 있다.
대안적으로, 모듈은 대부분 하드웨어 모듈에 의해 또는 대안적으로 하드웨어에 의해 실현하는 것이 가능하다. 소프트웨어 대 하드웨어의 정도는 전적으로 구현 선택에 달려 있다.
위에 기술한 실시예는 단지 예로서 제시된 것이고, 제안된 기술은 이에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 통상의 기술자는 첨부된 특허 청구의 범위에 의해 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상기 실시예에 대하여 다양한 변형, 결합 및 변경이 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 특히, 기타 실시예에서의 상이한 부분적인 해결책은 기술적으로 가능할 경우 기타의 구성으로 결합될 수 있다.
Claims (29)
- x-선 광원(10), 광자 계수 x-선 검출기(20) 및 x-선 광원과 x-선 검출기 사이에서의 x-선 경로에 중간 콜리메이터 구조(22)를 갖는 x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법으로서,
x-선 검출기(20)는 다수의 픽셀(21)을 포함하고, 콜리메이터 구조(22)는 다수의 콜리메이터 셀(23)을 포함하며, 콜리메이터 셀의 적어도 서브셋 각각은 픽셀의 N x M 매트릭스에 상응하고, 여기에서 N과 M 중 적어도 하나는 1 초과이고,
상기 방법은:
- 기하학적 오정렬로 인한 콜리메이터 구조로부터의 쉐도잉에 의해 상이하게 영향을 받는 적어도 2개의 픽셀을 포함하는 지정된 픽셀 서브셋에 대해 상기 지정된 픽셀 서브셋의 픽셀로부터 아웃풋 신호를 감시하는 단계(S1); 및
- 상기 지정된 픽셀 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 기하학적 오정렬의 발생을 판정하는 단계(S2)
로 구성되는 것인, x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 적어도 2개의 픽셀은 쉐도잉에 대해 상이한 응답을 갖고,
상기 상이한 응답은 아웃풋 신호를 측정함으로써 감시되는 것인, x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 방법은
i) 기하학적 오정렬을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 추정하는 단계, 및/또는
ii) 지정된 픽셀 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 기하학적 오정렬을 보정하는 단계, 및/또는
iii) 아웃풋 신호의 후-처리를 수행하는 단계, 및/또는
iv) 기하학적 오정렬을 나타내는 파라미터(들)에 기초하거나 및/또는 지정된 픽셀 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 영상을 재구성하는 단계
를 더 포함하는 것인, x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
적어도 하나의 픽셀의, 아웃풋 신호(들) 또는 아웃풋 신호(들)에 기초한 값(들)에 대한 기하학적 오정렬의 영향은 상기 지정된 픽셀 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 보정되고,
적어도 하나의 픽셀은 영상 획득 동안 영상화될 객체/대상의 배후에 위치하는 것인, x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
픽셀로부터의 아웃풋 신호는 픽셀의 광자 계수를 나타내고, 및/또는
지정된 픽셀 서브셋의 픽셀로부터의 아웃풋 신호는 객체/대상의 영상 획득 동안 측정되고, 측정 동안 영상화될 객체/대상의 외부에 위치되는 것인, x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
쉐도잉에 의해 상이하게 영향을 받는 상기 적어도 2개의 픽셀은, 기하학적 오정렬로 인해 콜리메이터 구조로부터 상이한 쉐도잉을 겪도록, 콜리메이터 구조에 관련하여 위치되고, 및/또는
쉐도잉에 의해 상이하게 영향을 받는 상기 적어도 2개의 픽셀은, 쉐도잉의 결과로써 광자 계수의 수의 증가를 갖는 하나 이상의 픽셀의 제 1 서브셋 및 쉐도잉의 결과로써 광자 계수의 수의 감소를 갖는 하나 이상의 픽셀의 제 2 서브셋을 포함하는 것인, x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
각각의 콜리메이터 셀은 제 1 면 및 제 2 대향면을 갖고, 지정된 서브셋의 픽셀 중 적어도 하나는 콜리메이터 셀의 제 1 면에 위치되고, 지정된 서브셋의 픽셀 중 적어도 하나는 같거나 또는 다른 콜리메이터 셀의 제 2 대향면에 위치되고,
x-선 검출기(20)는 다수의 검출기 모듈(24)을 포함하고,
콜리메이터 셀의 대향면에 위치된 픽셀은 x-선 검출기의 다른 검출기 모듈에 속하는 것인, x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 기하학적 오정렬은 x-선 광원과 x-선 검출기 사이의 상대적인 기하학적 오정렬을 포함하는 것인, x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
기하학적 오정렬에 의해 초래된 픽셀 쉐도잉의 방향 및/또는 정도는 지정된 픽셀 서브셋의 픽셀로부터의 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 판정되는 것인, x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
x-선 검출기(20)는 광자 계수 및 에너지 판별 x-선 검출기이고,
적어도 하나의 픽셀의 광자 계수(들)에 대한 기하학적 오정렬의 효과는, 지정된 픽셀 서브셋의 픽셀의 모니터링된 아웃풋 신호 또는 상기 아웃풋 신호(들)에 기초한 값(들)과, 상기 광자 계수 및 에너지 판별 x-선 검출기로부터 획득된 관련된 광자 에너지 정보에 기초하여 보정되는 것인, x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 광자 계수 및 에너지 판별 x-선 검출기는 검출된 광자를 에너지 빈으로 분류하도록 구성되고,
광자 계수(들)에 대한 기하학적 오정렬의 효과를 보정하는 단계는, 지정된 픽셀 서브셋의 픽셀의 감시된 광자 계수 및 상기 관련된 광자 에너지 정보에 기초하여 적어도 하나의 픽셀의 에너지 빈 내의 광자 계수(들)에 보정을 적용하는 것을 포함하는 것인, x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법. - 청구항 11에 있어서,
기하학적 오정렬 및 기저 물질 두께를 나타내는 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 보정 인자가 결정되고,
상기 보정 인자는 더 낮은 에너지 빈 내의 광자 계수에 대해 결정되고 적용되는 것인, x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 기하학적 오정렬은, 지정된 픽셀 서브셋의 픽셀의 감시된 아웃풋 신호에 기초하여, x-선 광원의 전류 대 피크-킬로볼트 비(mA/kVp)의 드랍(drop)과 구별되는 것인, x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
기하학적 오정렬의 관리는, 기하학적 오정렬에 대한 모니터링 및/또는 보정/캘리브레이팅과 같은 기하학적 오정렬의 감독 및/또는 처리를 포함하는 것인, x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하는 방법. - x-선 광원(10), 광자 계수 x-선 검출기(20) 및 x-선 광원과 x-선 검출기 사이에서의 x-선 경로에 중간 콜리메이터 구조(22)를 갖는 x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하도록 설정된 시스템(25; 30; 40; 50; 200)으로서,
x-선 검출기(20)는 다수의 픽셀(21)을 포함하고, 콜리메이터 구조(22)는 다수의 콜리메이터 셀(23)을 포함하며, 콜리메이터 셀의 적어도 서브셋 각각은 픽셀의 N x M 매트릭스에 상응하고, 여기에서 N과 M 중 적어도 하나는 1 초과이고,
상기 시스템은, 기하학적 오정렬로 인한 콜리메이터 구조로부터의 쉐도잉에 의해 상이하게 영향을 받는 적어도 2개의 픽셀을 포함하는 지정된 픽셀 서브셋에 대해, 상기 지정된 픽셀 서브셋의 픽셀로부터 아웃풋 신호를 감시하도록 구성되며,
상기 시스템은 지정된 픽셀 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 기하학적 오정렬의 발생을 판정하도록 설정되는 것인, x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하도록 설정된 시스템. - 청구항 15에 있어서,
상기 적어도 2개의 픽셀은 쉐도잉에 대해 상이한 응답을 갖고,
시스템은 아웃풋 신호를 측정함으로써 상기 상이한 응답을 감시하도록 구성되는 것인, x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하도록 설정된 시스템. - 청구항 15 또는 청구항 16에 있어서,
상기 시스템은
i) 기하학적 오정렬을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 추정하도록, 및/또는
ii) 지정된 픽셀 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 기하학적 오정렬을 보정하도록, 및/또는
iii) 아웃풋 신호의 후-처리를 수행하도록, 및/또는
iv) 기하학적 오정렬을 나타내는 파라미터(들)에 기초하거나 및/또는 지정된 픽셀 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 영상을 재구성하도록
더 구성되는 것인, x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬을 관리하도록 설정된 시스템. - 청구항 15 또는 청구항 16의 시스템을 포함하는 x-선 영상화 시스템.
- 프로세서(210)에 의해 실행될 때, x-선 광원(10), 광자 계수 x-선 검출기(20) 및 x-선 광원과 x-선 검출기 사이에서의 x-선 경로에 중간 콜리메이터 구조(22)를 갖는 x-선 영상화 시스템(100)에서 기하학적 오정렬의 관리를 위한, 매체에 저장된 컴퓨터-프로그램(225; 235)으로서,
x-선 검출기(20)는 다수의 픽셀(21)을 포함하고, 콜리메이터 구조(22)는 다수의 콜리메이터 셀(23)을 포함하며, 콜리메이터 셀의 적어도 서브셋 각각은 픽셀의 N x M 매트릭스에 상응하고, 여기에서 N과 M 중 적어도 하나는 1 초과이고,
컴퓨터 프로그램(225; 235)은 명령어를 포함하고, 상기 명령어는 프로세서(210)에 의해 실행될 때, 프로세서로 하여금:
- 기하학적 오정렬로 인한 콜리메이터 구조로부터의 쉐도잉에 의해 상이하게 영향을 받는 적어도 2개의 픽셀을 포함하는 지정된 픽셀 서브셋에 대해, 상기 지정된 픽셀 서브셋의 픽셀로부터 아웃풋 신호를 감시하고;
- 상기 지정된 픽셀 서브셋의 픽셀로부터 감시된 아웃풋 신호에 기초하여 기하학적 오정렬의 발생을 판정하도록 하는 것인, 기하학적 오정렬의 관리를 위한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램(225; 235). - 삭제
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