KR19990040960A - 물체 내부에서 발생하는 점진적 변화량 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물체 내부에서 시간의 흐름과 함께 발생하는 점진적 변화량을 검사하는 방법에 관한 것으로, 물체 내부의 관심부위에 대하여 일정시간 간격을 두고 초음파검사, 방사선검사 또는 핵자기 공명영상장치 등을 이용하여 시간간격을 두고 촬영된 복수의 화상데이터를 얻은 다음, 상기 화상데이타들을 컴퓨터에 입력시킨 후 이를 디지틀화된 영상데이타로 변환하고, 디지틀화된 복수의 영상데이타들에 대해 피사체 관심부위의 윤곽이 기준포인트에 대하여 일정하게 유지되도록 컴퓨터상에서 위치와 크기를 보정하고 각각의 영상데이터들의 색조에 대한 계조도를 세분화시키고 참조물을 피사체와 함께 촬영하여 이와 동일한 계조도를 갖도록 보정한 후, 보정된 영상데이타들을 중첨시킴으로써 관심부위에서 일어나는 변화량을 시간경과에 따라 연속된 하나의 영상으로 재형성하며, 이와 동시에 관심부위에 대한 각각의 세분화된 계조도를 갖춘 영상데이타들을 그 계조도에 대응하여 미리 계측, 설정된 참조체의 당량치로 변환시킨후 특정부위의 질량변화 정량적으로 표시하는 것으로 구성되며, 이에 따라 시간의 경과와 함께 작성된 화상과 그래프 등을 하나의 영상으로 집약시켜 관심부위에 대한 객관적 판독자료를 제시함과 동시에 물체내부에서 시간차에 따라 일어나는 물질의 질량 변화양상을 정량적으로 정확히 분석하여 누구나 알기쉬운 판단자료로 제공할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

물체 내부에서 발생하는 점진적 변화량 검사방법

본 발명은 건축물, 구조물 또는 생물체내에서 점진적으로 발생하는 변화를 측정하여 검사하는 방법에 관한 것으로, 특히 관심부위에 있어서의 시간에 따른 변화량을 정량적으로 측정하여 관심부위에서 발생하는 이상유무 및 그 진행 정도를 확인할 수 있도록 디스프레이하는 검사방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축물 또는 구조물등에서 안전진단을 위하여 외형적 변화는 물론 내부의 구조의 배치상태등을 측정하게 되며, 이를 위하여 초음파 탄상검사, X-선, γ-선, β-선 등의 방사선을 조사하여 얻은 자료를 분석하여 수행한다.

이러한 비파괴 탄상검사 방법으로는, 첫째 레이저를 이용한 것으로, 주로 기계나 구조물의 위치변위, 뒤틀림 또는 변형도를 검사하기 위한 목적으로 사용되며 오실로스코프 또는 디지탈 수치나 화상해석으로부터 분석하도록 하는 방법이며; 그 다음은 초음파 탐상검사로서 일정한 주파수의 초음파를 생체 또는 물체 내부로 발사한 후 투과 또는 반상되어 나오는 초음파를 검출하여 물체의 내부 구조나 결함, 각종 질환을 진단하는 방법과; 기계나 각종 구조물의 이상 여부를 파악하기 위하여 방사선을 투과시켜 방사선량의 변화도를 필름을 이용하여 검출하거나 오실로스코프 또는 모니터상에서 화상으로 판별하는 방사선 투과 시험방법; 방사선을 이용하여 환자와 같은 피사체를 단층 촬영하고 컴퓨터 연산을 통해 2차원적 영상을 수치계측이 가능한 연속적인 횡단면상으로 재현하여 병질환과 같은 이상여부 및 그 상태의 양상 등을 비교적 정확히 검사할 수 있는 컴퓨터 단층 촬영 검사방법등과; 최근에 각광받고 있는 핵자기 공명영상장치(MRI)로서 이는 자장에 의해 원자배열을 극방향으로 정렬하고 양자를 재정돈시킨 다음 자장을 제거하고 제위치로 환원되는 양상을 추적하여 영상화시키는 스핀 에코(Spin Echo)방식을 이용하는 검사방법이 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 검사방법은 물체 내부 관심부위에서의 이상유무나 그 정도 및 위치 등을 어렵지 않게 찾아낼 수는 있지만, 관심부위에서의 결함의 진행상태를 확인하기 위하여는 상기와 같은 측정을 일정기간을 두고 반복하여 실시함으로써 얻어진 영상자료들을 전문가가 육안으로 비교 판단하여 영상자료에 나타난 변화양상을 판독함으로써 구조물 또는 건축물의 안전도를 진단하게 된다.

또한, 의약분야에서는 이상 상태가 의심되는 부위에 방사선을 투과시킴으로써 X-선 사진에 나타나는 계조도의 분포 상태로 부터 병변부를 파악하는 등 진단에 이용하고 있다.

그러나, 이와 같이 일정기간을 두고 실시하여 얻어진 초음파사진과, X-선, γ-선, β-선과 같은 방사선에 의한 투과사진들에 나타난 구조물 내부 결함 또는 환자 병변의 점진적 진행양상에 대한 추이의 판정은 육안적 비교평가에 의하기 때문에 검사자의 지식과 경험에 의한 주관적 판단에 의존할 수 밖에 없으며, 따라서 때때로 판정에 중대한 오류를 범하기 쉬운 문제가 있었다.

따라서, 시간의 흐름에 따라 물체의 내부에서 점진적으로 진행되는 변화의 양상을 누구나 쉽게 객관적으로 확인할 수 있도록 일관성 있게 작성되고 동시에 정량적으로 분석된 사진 또는 그래프로 도출시켜 물체 내부의 관심부위에서 일어나는 변화의 양상으로 정확하게 분석할 수 있는 검사방법이 절실히 요구되었다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 물체 내부의 관심부위에 대하여 방사선 또는 초음파 탐상 등에 의해 일정기간 동안 측정한 화상들을 중첩 및 연결하여 하나의 화상으로 재형성함으로써 해당부위의 변화양상을 객관적이고 정확하게 판정할 수 있도록 하는 검사방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 물체내 관심부위에 대하여 시간간격을 두고 측정한 초음파 또는 방사선 검사등에 의해 얻어진 화상들을 중첩 및 연결하여 재형성하고, 그에 나타나는 계조도 변화로 부터 관심부위에 존재하는, 특정성분을 함유한 요소의 시간 경과에 따른 특정성분의 함유량 및 그 질량변화의 추이를 정량적으로 분석하도록 하는 검사방법을 동시에 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 검사방법을 인체에 적용시켜 뼈의 결손부에 인공뼈를 이식 한 이의 변화상태를 진단함에 적용한 경우를 설명하기 위한 예시도.

도 2는 본 발명에 따른 검사방법을 수행하기 위한 과정을 나타내는 블럭도.

도 3은 본 발명에 따른 검사방법에서 구리당량치와 하이드록시아파타이트의 양과의 상관관계를 나타내는 그래프.

도 4는 도 1에서 각 관심부위에서 구리당량치의 변화를 그래프.

도 5는 본 발명에 따른 검사방법에 있어서 복수개의 피사체 사진들을 시간경과에 따른 하나의 영상으로 중첩하여 나타내는 방법을 설명하기 위한 개략적인 사시도.

도 6은 본 발명의 검사방법에 의해 관심부위의 시간에 따른 변화를 하나의 화면에 집약하여 예시적으로 나타낸 화면사진.

도 7은 지정된 관심부위의 시간경과에 따라 당량치 변화로부터 골화되는 과정을 정량적으로 나타낸 그래프.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 대조영역 2 : 제 1대구치 근단부영역

3 : 매식제 영역 4 : 매식제 우측영역

5: 제 2소구치 근단부영역 6 : 촬영장치

7 : 시간차에 따라 촬영된 사진들

8 : 스캐너 9 : 컴퓨터

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 물체 내부에 발생하는 점진적 변화를 검사하는 방법은 물체 내부의 관심부위에 대하여 일정시간간격을 두고 초음파검사, 방사선검사 또는 핵자기 공명영상장치 등에 의해 관심부위에 대한 시간간격의 복수의 화상데이터를 얻고, 상기 화상데이타들을 디지틀데이타로된 영상데이타로 변환하고, 디지틀화된 복수의 영상데이타들에 대해 측정시의 관심부위의 윤곽이 기존포인트에 대하여 일정하게 유지되도록 컴퓨터로 변위를 보정하고 각각의 영상데이터들의 색조에 대하여 계조도를 세분화하여 동일한 계조도를 갖도록 보정하며, 시간경과에 따른 관심부위의 위치변화를 나타내도록 관심부위에 대한 각각의 위치 및 계조도가 보정된 영상데이타들을 중첩하여 시간경과에 따른 연속된 하나의 영상으로 재형성하며, 관심부위에 대한 각각의 영상데이타들의 세분화된 색조의 계조도를 그에 대응하여 미리 설정된 참조체의 당량치로 변환하여 관심부위의 질량변화상태를 정량적으로 표시하는 것으로 구성된다.

이하, 본 발명의 일실시예를 도시한 첨부도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은, 인체의 일정부위, 예를들어 하악골의 골결손부에 인체 뼈의 주성분으로 구성된 매식제를 시술하여 시간경과에 따라 시술된 부위에서 나타나는 변화를 추적하고 그 정확성을 검증함으로써 본 발명에 따른 검사방법을 설명하기 위한 것이다. 시간경과에 따라 변화가 없는 기준영역으로서 대조영역(1)을 설정하고 그와 비교되게 변화하는 영역을 광심영역로서 제 1대구치 근단부영역(2), 매식제 영역(3), 매식제의 우측영역(4) 및 제 2소구치 근단부영역(5)으로 설정한다. 상기 매식재는 골결손시 매식하여 골화되는 것으로서 뼈의 주성분인 하이드록시아파타이트와 석고로 된 통상의 골결손 시술용 조성물로 이루어진다. 본 실시예에서는 매식제를 골결손환자에게 시술한 경우를 매식제의 골화과정을 검사하여 환자의 경과를 분석하고자 하는 것이다.

먼저 구리를 이용하여 그에 대한 방사선사진의 계조도에 대한 당량치를 구하도록 각각 두께가 다른 구리스텝웨지를 참조체로서 하악골에 적용하여 그 각각에 대하여 방사선으로 규격촬영한 다음 스캐너로 읽고 그것을 디지탈신호로 변환하여 계조도를 세분화하고, 구리스텝웨지의 구리두께에 대한 계조도 변환식, 표준편차 및 변이계수를 구한다(표 1 참조)

[표 1]

(여기서 y 구리당량치, x는 계조도이며, r은 회귀방정식의 함수변이 계수임)

위 표에서 알 수 있듯이 구리두께의 증가에 따른 방사선 사진의 계조도가 감소되며, 그 변이계수가 평균 0.014로서 매우 높은 재현성을 나타낸다.

그런 다음 실제 환자에게 시술한 경우의 피사체에 대한 참조기준값을 제공하기 위하여, 도 2에 블록도로 개략적으로 도시한 바와 같이 방법을 수행한다. 먼저 실제 뼈의 주성분인 하이드록시아파타이트의 무게와 구리당량화상의 계조도에서 얻은 구리당량치와의 상관관계를 구하기 위하여 하이드록시아파타이트와 석고로 조성한 골시료를 환자의 하악골에 매식술로 시술한 다음 기존의 방사선촬영장치를 이용하여 시술전, 시술직후, 1주, 2주, 4주, 6주후에 촬영장치(6)로 각각 촬영한다. 상기에서 촬영한 사진(7)들을 스캐너(8)로 읽고 그 화상데이터를 컴퓨터(9)에서 디지탈신호로 변환하고, 이때 각 촬영된 사진의 위치 오차를 최소화하도록 치근 또는 예를들어 촬영장치에 기준포인트를 제공하도록 2개의 고정편을 장착하여 함께 촬영하여 시간경과에 따른 화상데이터들이 동일 부위에 대하여 동일면적을 갖도록 한다. 또한, 각각의 화상이 동일한 계조도를 갖도록 계조도 보정을 한다.

이와 같이 하여 대조영역과 각 관심영역에서의 시간경과에 따른 등가의 구리당량치의 변화는 표 2와 같았다.

이로부터 골시료의 계조도를 참조체의 계조도와 비교하여 등가의 구리두께로 변환시켜 하이드록시아파타이트의 질량을 구하기 위한 상관관계를 얻었다(도 3참조).

구리 당량치와 하이드록시아파타이트의 질량간에는 도 3과 같이 비례관계가 있으며 양자간에는 높은 상관관계(r²=0.997)가 있음이 나타났고, 여기서 Y축은 하이드록시아파타이트의 양, X축은 구리당량치로 했을 때 관계식은 Y=-10.14+6.13X였다.

[표 2]

P<0.05

따라서, 매식제를 실제 환자에게 시술하여 시간경과에 따른 매식제 주변의 방사선사진의 계조도로부터 각 관심부위에서 등가의 구리당량치를 구하고(도 4) 그 변화를 도 7과 같이 그래프화하여 모니터에 표시함으로써 환자의 시술후 경과를 간편하게 알 수 있으며, 상기의 관계식을 이용하여 관심부위에서의 하이드록시아파타이트의 질량을 환산하여 시간경과에 따른 하이드록시아파타이트의 질량변화, 즉 골화상태를 정량적으로 분석할 수 있어 환자의 시술경과를 정확히 진단할 수 있다.

도 7에서 그래프의 세로축은 구리당량 두께(인치)를 나타내고 가로축은 시간(주단위)을 나타내며, 이로부터 매식제를 시술한 후 초기에는 하이드록시아파타이트가 감소되고 약 2주정도 지난 다음부터는 다시 하이드록시아파타이트의 양이 증감됨으로써 매식제의 골화가 이루어지는 것을 나타낸다.

또한, 상기한 바와같이 시간경과별로 방사선촬영한 사진들에 대하여 디지탈 데이타화한 다음 위치보정과 계조도 보정을 거쳐 영상을 재현하여 관심영역들 각각의 시간경과에 따라 적분하여 각 영상들을 도 5과 같이 수평으로 중첩시킴으로써 각 관심영역의 변화양상을 하나의 모니터화면에 집약하여 어느 누구나 쉽게 판독할 수 있는 자료를 제공하게 되어 효율적으로 정확하게 시술부위에 대한 진단을 수행할 수 있다(도 6 참조).

또한, 상기와 같이 시술부위에서의 관심영역들을 전체적으로 집약시켜 볼 수도 있으며, 아울러 선택적으로 특정 관심부위를 확대하여 시간경과에 따른 변화양상을 분석할 수도 있다. 아울러, 관심영역의 일정부위에서 일어나는 밀도의 변화를 보여주는 평면적 영상 또는 입체적 영상들로부터 한 장으로 축합된 밀도차에 따른 입체사진을 작성할 수도 있다.

본 발명의 검사방법에 대한 실시예에서 참조체로서 구리를 이용하였으나 그 밖에 알루미늄, 철 등의 금속재료 뿐만 아니라 다른 광물성 물질들도 참조체로서 사용할 수 있다. 이 경우에도 전술한 바와 같이 시료를 제작하여 참조물로서의 계조도에 대한 당량치를 구하여 그로부터 환산식을 구함으로써 간편하고 정확하게 정량분석을 수행할 수 있다. 또한, 피사체에 직접 참조체를 적용하여 직접적인 상관관계를 얻기 어려운 경우에는 이미 얻어진 시료의 당량치와의 상관관계식을 이용할 수 있는데, 예를들어 상기 구리당량치와 알고자 하는 물질과의 상관관계를 구하여 이로부터 다시 환산함으로써 대상물의 정량적 분석에 응용할 수도 있다.

상기 실시예는 본 발명의 검사방법을 의학적 분야에 적용한 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 여기에만 한정되지 않고 구조물, 예를들어 콘크리트 구조물의 내부 결함여부와 그 진행과정을 검사함에 있어서도 일정 시간간격으로 비파과탐상검사에 의해 얻어진 화상데이타들을 전술한 실시예에서 처럼 디지틀데이타로 변환시킨 후 계조도의 세분화, 위치 및 색조보정을 수행한 다음, 참조체를 선정하여 그 계조도에 대한 당량치를 구하고 검사할 구조물의 계조도와 비교하여 등가의 참조체 당량치로 부터 환산된 구조물 내부의 관심부위에 대한 질량의 변화량을 효과적으로 추적, 파손이나 부식과 같은 변화의 정도와 양상을 동시에 확인할 수 있으며, 또한 시간 경과별로 중첩된 양상으로부터 작성한 입체영상으로 그 변화의 진행경과와 추이를 함께 분석할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 방사선 실시예에서는 방사선 사진들을 디지탈신호로 변환하여 이용하는 것으로 설명되었으나, 여기에만 한정되지 않고 이용가능한 영상분석장치들, 예를들어 필름 대신 X선을 검출하는 촬상장치나 이미지 플레이트 등을 사용하여 직접 디지탈신호로 검출하거나 핵자기공명장치의 경우처럼 직접 디지탈화상을 얻을 수 있는 경우에는 위에 설명한 실시예에서와 같이 디지탈신호로의 변환과정은 불필요하지만 그외의 위치보정과 계조도보정 및 참조체의 계조도에 대한 당량치 환산과 같은 후속적인 과정은 본 실시예에서와 같이 수행될 수 있다.

본 발명에 따라 구조물, 건축물 또는 의약분야에서 검사방법으로 널리 이용되는 초음파 탐상검사, X-선, γ-선, β-선과 같은 방사선 검사방법에 의해 일정시간간격으로 촬영한 사진들을 디지탈신호로 변환시켜 피사체의 관심부위의 계조도의 참조체의 계조도를 대비하여 참조물의 당량치로 환산하고 다시 참조물과 피사체의 상관관계로 부터 피사체의 관심부위에 대한 질량의 변화양상을 정확히 정량적으로 분석할 수 있으며, 또한 피사체의 관심부위의 시간경과에 따른 변화양상을 하나의 화면에 집약하여 나타내므로 육안으로 볼 수 없는 물체 내부의 시간경과에 따른 변화양상을 정량적이고 객관적인 판독자료로서 제공할 수 있어 종래 시간경과별로 촬영된 사진들로부터 전문가의 육안에 의한 주관적인 판독으로 야기되는 판독오류의 위험이 제거되는 장점이 있다.

Claims (9)

1. 물체 내부의 관심부위에 대하여 일정 시간간격을 두고 초음파검사, 방사선검사 또는 헥자기 공명영상장치 등에 의해 촬영된 관심부위의 시간경과에 따른 복수의 디지틀화된 영상데이타를 얻고, 상기 관심부위의 윤곽이 미리 설정된 기준포인트에 대하여 일치하도록 각 영상들을 위치보정하고, 위치보정인 영상들의 계조도를 세분화하고 각 영상들에서 참조물의 계조도로 보정한 후, 시간경과에 따라 관심부위에서 나타나는 변화량을 적분처리 방식으로 연속된 하나의 영상으로 재현하여 물체 내부의 관심부위에서 시간경과에 따른 변화양상을 객관적으로 판독하도록 평면 및 입체화상을 제공하는 단계들을 포함하는 물체 내부에 발생하는 점진적 변화를 검사하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 미리 선정된 참조물을 이용하여 방사선 투과도의 정도에 따른 계조도 변환식을 작성하고, 참조물의 계조도 변화에 따른 당량치를 얻고, 참조물의 당량치와 관심부위에서 지정된 특정부분의 당량치와의 상관관계를 구하고, 상기 관심부위의 참조물 당량화상을 얻어 시간경광에 따른 당량치변화로 부터 특정부분의 변화정도를 정량 그래프로 표시하도록 하는 것을 특징으로 하는 물체 내부에 발생하는 점진적 변화를 검사하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 참조물과 관심부위의 당량치에 대한 상기 상관관계로 부터 관심부위의 특정부분의 당량치를 환산하여 그 특정부분의 시간경과에 따른 질량변화를 표시하도록 하는 것을 특징으로 하는 물체 내부에 발생하는 점진적 변화를 검사하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 시간차에 따른 평면영상 및 입체영상 분석자료들로부터 산출된 질량의 차이에 따른 입체화상을 하나의 화상으로 축합시며 물체내부의 물질 분포 및 질량 분포를 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 물체 내부에 발생하는 점진적 변화를 검사하는 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 참조물은 구리, 알루미늄, 철 등의 금속과 무기물재로 부터 선택된 것을 특징으로 하는 물체 내부에 발생하는 점진적 변화를 검사하는 방법.
6. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 물체는 생체이며, 관심부위는 골결손부에 뼈의 주성분인 하이드록시아파타이트와 석고를 함유한 매식제를 시술한 부위로서 시술후 매식제의 골화가 진행되는 상태를 진단하도록 참조물로서 구리를 사용하여 구리당량화상을 구하고 시간경과에 따른 매식제의 하이드록시아파타이트 질량변화 양상을 정성적 및 정량적으로 분석하는 것을 특징으로 하는 물체 내부에 발생하는 점진적 변화를 검사하는 방법.
7. 물체 내부의 관심부위에 대하여 일정 시간간격을 두고 초음파검사, 방사선검사 또는 핵자기 공명영상장치 등에 의해 촬영한 관심부위의 시간경과에 따른 복수의 디지틀화된 영상데이타를 얻고, 상기 관심부위의 윤곽이 미리 설정된 기준포인트에 대하여 일치하도록 각 영상들을 위치보정한 다음, 위치보정된 영상들의 계조도를 세분화하고, 방사선 투과도의 강도에 따른 계조도에 따른 당량치를 미리 구한 참조물의 계조도에 일치하도록 각 영상들의 계조도를 보정하여 관심부위의 참조체 당량화상을 얻고, 상기 참조물 당량화상으로 부터 시간경과에 따른 관심부위에서의 특정부분의 당량치변화양상을 정량적으로 표시하는 단계들을 포함하는 물체 내부에 발생하는 점진적 변화를 검사하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 참조물의 당량치와 관심부위에서 지정된 특정부분의 당량치와의 상관관계를 구하고, 상기 관심부위의 참조물 당량화상을 얻어 시간경과에 따른 당량치변화로 부터 특정부분의 변화정도를 정량 그래프로 표시하도록 하는 것을 특징으로 하는 물체 내부에 발생하는 점진적 변화를 검사하는 방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 피사체에 집적 참조체를 적용하여 직접적인 상관관계를 얻기 어려운 경우에는 이미 얻어진 시료의 당량치와 알고자 하는 피사체의 관심부위 구성 물질과의 상관관계를 구하고, 상기 시료의 당량치를 구하고 그로부터 관심부위의 구성물질의 당량치를 환산하여 관심부위를 물질 성분과 그 질량변화 양상을 간접적으로 정량 분석하는 것을 특징으로 하는 물체 내부에 발생하는 점진적 변화를 검사하는 방법.