KR20010067067A - 투영 데이터 보정 방법과 방사선 단층 촬영 방법 및 장치 - Google Patents

투영 데이터 보정 방법과 방사선 단층 촬영 방법 및 장치 Download PDF

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KR20010067067A
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호리우치데츠야
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지이 요꼬가와 메디칼 시스템즈 가부시끼가이샤
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Abstract

낮은 카운트의 침투 방사선을 제공하는 방향에서 결함발생을 방지하기위한 투영 데이터 보정 방법 및 장치와 그리고 그러한 투영 데이터 보정 방법을 이용하는 방사선 단층 촬영 방법 및 그러한 투영 데이터 보정 장치를 포함하는 방사선 단층 촬영 장치를 제공하는 것으로써, 투영 데이터 Proj_ij는 근사 데이터를 포함하는 평균값(602)으로 가중 가산(604, 606, 608)에 의해 개별적으로 보정된다. 투영 데이터의 가중치 SGij는 투영 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트가 작아짐에 따라 감소된다.

Description

투영 데이터 보정 방법과 방사선 단층 촬영 방법 및 장치{PROJECTION DATA CORRECTION METHOD AND APPARATUS, AND RADIATION TOMOGRAPHIC IMAGING METHOD AND APPARATUS}
본 발명은 투영 데이터 보정 방법 및 장치와 그리고 방사선 단층 촬영 방법에 관한 것으로, 특히 방사선을 침투시켜 촬영된 환자의 투영을 구성하는 데이터를 개별적으로 보정하는 방법 및 장치와 그리고 그러한 투영 데이터 보정 방법을 이용한 방사선 단층 촬영 방법 및 그 투영 데이터 보정 장치를 포함하는 방사선 단층 촬영 장치에 관한 것이다.
X-선, 즉 X-선 CT (컴퓨터 단층촬영) 장치를 이용하는 방사선 단층 촬영 장치에서, 촬영될 범위를 포함하는 폭과 그리고 그 폭과 직교하는 방향의 두께를 갖는 X-선 빔이 X-선 방출장치로부터 방출된다. X-선 빔의 두께는 시준기의 X-선 통과 어퍼춰의 개구를 조정함으로써 변화시킬 수 있으며, 따라서 촬영을 위한 슬라이스 두께가 조정된다.
X-선 검출장치는 X-선을 검출하기 위한 멀티채널 X-선 검출기로 구성되며, 이 검출기는 X-선 폭의 방향으로 배열된 다수(1000개정도)의 X-선 검출기 소자들을 갖는다.
X-선 방출/검출 장치는 환자 주위에서 복수의 시각(view) 방향으로 환자의 X-선 투영 데이터를 발생시키기 위해 촬영될 환자 주위에서 회전되며(또는 환자를 스캔한다), 그 투영 데이터를 근거로 컴퓨터에 의한 단층 영상이 생성 (또는 재구성된다).
그 투영 데이터의 SNR (신호대 잡음비)은 침투 X-선의 카운트에 따라 변화되며, 카운트가 적을수록 SNR이 낮아진다. 촬영될 환자가 시각 방향에 따라 상당히 다른 카운트, 즉 투영 데이터의 상당히 다른 SNR을 제공하게 되면, 그 재구성된 영상은 그 시각 방향에서의 잡음 패턴의 효과(이로 인해 SNR의 질이 낮아지게 됨)로 인해 거짓 선형 영상(false linear images) 이른바, 스트리킹 결함(streaking artifacts)을 지니게 된다.
따라서, 예컨대 신체의 양측에 팔을 붙인채로 흉부 또는 복부를 촬영하게 되면 양팔을 연결하는 방향에서 스트리킹 결함이 불가피하게 발생되어 질이 양호한 영상을 얻기가 어려운 문제점이 나타나게 된다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 낮은 카운트의 침투 방사선을 제공하는 방향에서의 결함 발생을 방지하는 투영 데이터 보정 방법 및 장치와 그리고 그러한 투영 데이터 보정 방법을 이용하는 방사선 단층 촬영 방법 및 그러한 투영 데이터 보정 장치를 포함하는 방사선 단층 촬영 장치를 제공하는 것이다.
(1) 상기 문제를 해결하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 데이터와 그의 근사 데이터의 평균값을 개별적으로 계산하는 단계와, 상기 데이터는 방사선 침투에 의해 촬영되는 환자의 투영을 구성하고; 상기 데이터를 상기 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트에 대응하는 제 1 가중치 인자로 배율시킴으로서 제 1 산출을 계산하는 단계와; 상기 평균값을 1에 관하여 상기 제 1 가중치 인자의 상도시된 제 2 가중치 인자로 배율시킴으로서 제 2 산출을 계산하는 단계와; 그리고 상기 제 1 및 제 2 산출을 가산하는 단계를 포함하는 투영 데이터 보정 방법이 제공된다.
(2) 상기 문제를 해결하기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 데이터와 그의 근사 데이터의 평균값을 개별적으로 계산하는 평균값 계산 수단과, 상기 데이터는 방사선 침투에 의해 촬영되는 환자의 투영을 구성하고; 상기 데이터를 상기 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트에 대응하는 제 1 가중치 인자로 배율시킴으로서 제 1 산출을 계산하는 제 1 산출 계산 수단과; 상기 평균값을 1에 관하여 상기 제 1 가중치 인자의 상도시된 제 2 가중치 인자로 배율시킴으로서 제 2 산출을 계산하는 제 2 산출 계산 수단과; 그리고 상기 제 1 및 제 2 산출을 가산하는 가산기 수단을 포함하는 투영 데이터 보정 장치가 제공된다.
(3) 상기 문제를 해결하기 위한 본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 다수의 시각 방향으로 촬영되는 환자에 방사선을 방출하여 침투 방사선을 검출하는 방사선 방사/검출 수단과; 그리고 상기 방사선 방출/검출 수단에 의해 검출된 신호에 근거한 투영을 이용하여 영상을 생성하는 영상 생성 수단을 포함하는 방사선 단층 촬영 장치로서, 데이터와 그의 근사 데이터의 평균값을 개별적으로 계산하는 평균값 게싼 수단과, 상기 데이터는 상기 투영을 구성하고; 상기 데이터를 상기 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트에 대응하는 제 1 가중치 인자로 배율시킴으로서 제 1 산출을 계산하는 제 1 산출 계산 수단과; 상기 평균값을 1에 관하여 상기 제 1 가중치 인자의 상도시된 제 2 가중치 인자로 배율시킴으로서 제 2 산출을 계산하는 제 2 산출 계산 수단과; 상기 제 1 및 제 2 산출을 가산하는 가산기 수단과; 그리고 상기 가산 결과에 의한 데이터로 구성된 투영을 이용하여 영상을 재구성 하는영상 재구성 수단을 포함하는 방사선 단층 촬영 장치가 제공된다.
(4) 상기 문제를 해결하기 위한 본 발명의 제 4 양상에 따르면, 상기 방사선으로서 X-선을 이용하는 상기 (3) 기술한 방사선 단층 촬영 장치가 제공된다.
(5) 상기 문제를 해결하기 위한 본 발명의 제 5 양상에 따르면, 제 1 가중치 인자가 대응 카운트가 작아짐에 따라 감소하는 상기 투영 데이터 보정 방법이 제공된다.
(6) 상기 문제를 해결하기 위한 본 발명의 제 6 양상에 따르면, 대응 카운트가 작아짐에 따라 제 1 가중치 인자가 감소하는 비율을 결정하기 위해, 축방향 스캔의 관점에서의 스카우트 스캔 또는 데이터로 얻어지는 데이터를 이용하는 단계를 포함하는 상기 투영 데이터 보정 방법이 제공된다.
(7) 상기 문제를 해결하기 위한 본 발명의 제 7 양상에 따르면, 대응 카운트가 작아짐에 따라 제 1 가중치 인자가 감소하도록 상기 제 1 가중치 인자를 결정하기 위한 제 1 가중치 인자 결정 수단을 포함하는 상기 투영 데이터 보정 장치가 제공된다.
(8) 상기 문제를 해결하기 위한 본 발명의 제 8 양상에 따르면, 상기 제 1 가중치 인자 결정 수단이 대응 카운트가 작아짐에 따라 제 1 가중치 인자가 감소하는 비율을 결정하기 위해 축방향 스캔의 관점에서의 스카우트 스캔 또는 데이터로 얻어지는 데이터를 이용하는 상기 투영 데이터 보정 장치가 제공된다.
(9) 상기 문제를 해결하기 위한 본 발명의 제 9 양상에 따르면, 대응 카운트가 작아짐에 따라 제 1 가중치 인자가 감소하도록 상기 제 1 가중치 인자를 결정하기 위한 제 1 가중치 인자 결정 수단을 포함하는 상기 방사선 단층 촬영 장치가 제공된다.
(10) 상기 문제를 해결하기 위한 본 발명의 제 10 양상에 따르면, 상기 제 1 가중치 인자 결정 수단이 대응 카운트가 작아짐에 따라 제 1 가중치 인자가 감소하는 비율을 결정하기 위해 축방향 스캔의 관점에서의 스카우트 스캔 또는 데이터로 얻어지는 데이터를 이용하는 상기 방사선 단층 촬영 장치가 제공된다.
상기 (1) 내지 (10)중 어느 것에서도 제 1 가중치 인자는 다음 식으로 얻어진다.
제 1 가중치 인자 = 1-exp {-C/α}
따라서, 결함이 효과적으로 방지된다. 여기서, C는 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트이고, α는 투영 영역에 의해 결정되는 상수이다.
상수 α는 축방향 스캔의 시작 시점의 스카우트 또는 데이터에 의해 얻어지는 데이터를 이용하여 식 또는 표로 그 데이터의 투영 영역으로부터 상수 α의 값을 구하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 투영 데이터가 근사 데이터를 포함하는 평균값과의 가중 가산(weighting addition)에 의해 개별적으로 보정된다. 데이터의 가중치는 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트에 대응하도록 된다. 따라서, 낮은 카운트를 갖는 데이터는 그 데이터의 작은 가중치를 가짐과 아울러 SNR에서의 감소를 보정할 수 있는 큰 가중치의 평균값을 갖는다.
더욱이, 본 발명에 따르면 데이터의 가중치가 감소하고 그리고 카운트가 작아지게 됨에 따라 평균값의 가중치가 증대되게 될 때 데이터의 가중치가 감소하는 비율과 그리고 카운트가 작아짐에 따라 평균값의 가중치가 증대되는 비율이 스카우트 스캔 또는 축방향 스캔의 시각의 데이터에 의해 얻어지는 데이터를 이용하여 결정된다. 따라서, 촬영될 환자의 체격이 클 때 그 비율을 감소시키고 그리고 스트리킹 결함이 비교적 회피될 수 있을 때 (즉, 시각 방향에 따라 투영 데이터의 SNR 에서의 차이가 비교적 작을때)의 비율을 감소시킴으로써 보정이 비교적 약하게 될 수 있으며, 촬영될 환자의 체격이 작고 그리고 스트리킹 결함이 비교적 나타나는 경향이 있을 때(즉, 시각 방향에 따른 투영 데이터의 SNR 에서의 차이가 비교적 클 때)의 비율을 증대 시킴으로써 보정이 비교적 강하게 될 수 있다. 따라서, 촬영될 환자의 체격에 무관하게 적절한 보정이 이루어질 수 있다.
따라서, 본 발명은 낮은 카운트의 침투 방사선을 제공하는 방향에서 결함발생을 방지하는 투영 데이터 보정방법 및 장치와 그리고 그러한 투영 데이터 보정 장치를 포함하는 방사선 단층 촬영 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 추가의 목적 및 장점들이 첨부도면에 예시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명을 통해 명확하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 장치의 블럭선도.
도 2는 도 1에 도시된 장치에서의 검출기 어레이의 개략 선도.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 장치에서의 X-선 방출/검출 장치의 개략 선도.
도 5는 투영 데이터 보정 기능에 관한 중앙 처리 장치의 블럭선도.
도 6은 촬영될 환자의 투영 개념을 도시한 예시도.
도 7은 침투 X-선의 카운트와 가중치 인자간의 관계를 예시하는 그래프.
도 8은 투영 데이터 보정 기능에 관한 중앙 처리 장치의 블럭선도.
도 9 및 도 10은 도 1에 도시된 장치의 동작을 나타내는 흐름도.
이제 본 발명의 여러 가지 실시예들에 관해 첨부도면을 참조로 하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 한 실시예인 X-선 CT 장치의 블록선도이다. 본 장치의 구성은 본 발명에 따른 장치의 한 실시예를 나타내며, 본 장치의 동작은 본 발명에 따른 방법의 실시예를 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 장치는 스캔 갠트리(2), 촬영 테이블(4) 및 오퍼레이터 콘솔(6)을 포함한다. 스캔 갠트리(2)는 본 발명의 방사선 방출/검출 수단의 한 실시예이다. 스캔 갠트리(2)는 X-선 튜브(20)를 갖는다. X-선 튜브(20)로부터 방출되는 X-선(도시않됨)은 시준기(22)에 의해 예컨대 팬형상(fan-shaped) 즉, 팬빔(fan beam)으로 되어 검출기 어레이(24)로 향한다. 검출기 어레이(24)는 팬 형상의 X-선 빔 방사 방향에 어레이 형태로 배열된다. 검출기 어레이(24)의 구성에 관해서는 하기에 설명하기로 한다.
X-선 튜브(20), 시준기(22) 및 검출기 어레이(24)는 후술할 X-선 방출/검출 장치를 구성한다. 검출기 어레이(24)는 검출기 어레이(24)의 개별 X-선 검출기 소자들에 의해 검출되는 데이터를 취득하는 데이터 취득 섹션(26)과 연결된다.
X-선 튜브(20)로 부터의 X-선 방출은 X-선 제어기(28)에 의해 제어된다. X-선 튜브(20)와 X-선 제어기(28)간의 연결관계는 도면에 도시하지 않았다. 시준기(22)는 시준기 제어기(30)에 의해 제어된다. 시준기(22)와 시준기 제어기(30)간의 연결관계는 도면에 도시하지 않았다.
X-선 튜브(20)로부터 시준기 제어기(30)에 이르는 상기 구성요소들은 스캔 갠트리(30)의 회전 섹션(34)에 지지된다. 회전 섹션(34)의 회전은 회전 제어기(36)에 의해 제어된다. 회전 섹션(34)과 회전 제어기(36)간의 연결관계에 관해서는 도면에 도시하지 않았다.
촬영 테이블(4)은 촬영될 환자(도시않됨)를 스캔 갠트리의 X-선 조사 공간내 및 바깥으로 운반하도록 구성된다. 촬영될 환자와 X-선 조사 공간간의 관계는 하기에 설명하기로 한다.
오퍼레이터 콘솔(6)은 예컨대 컴퓨터로 구성되는 중앙처리장치(60)를 갖는다. 중앙처리장치(60)는 제어 인터페이스(62)와 연결되며, 제어 인터페이스(62)는 스캔 갠트리(2) 및 촬영 테이블(4)과 연결된다. 중앙 처리장치(60)는 제어 인터페이스(62)를 통해 스캔 갠트리(2)와 촬영 테이블(4)을 제어한다.
스캔 갠트리(2)에 있는 데이터 취득 섹션(26), X-선 제어기(28) 및 시준기 제어기(30)는 제어 인터페이스(62)를 통해 제어된다. 이들 섹션들과 제어 인터페이스(62)간의 개별적인 연결에 관해서는 도면에 도시하지 않았다.
중앙 처리장치(60)는 또한 데이터 취득 버퍼(64)와 연결되며, 데이터 취득 버퍼(64)는 스캔 갠트리(2)에 있는 데이터 취득 섹션(26)과 연결된다. 데이터 취득 섹션(26)에서 취득된 데이터는 데이터 취득 버퍼(64)에 입력되며, 버퍼(64)는 그 입력 데이터를 잠정적으로 저장한다.
중앙처리장치(60)는 데이터 취득 버퍼(64)를 통해 취득된 다수의 시각(view)에서의 투영들에 대한 보정을 수행하며, 피보정(corrected) 투영 데이터를 이용하여 영상 재구성을 수행한다. 이 중앙 처리장치(60)는 영상 생성 수단의 일 실시예이며, 또한 본 발명은 영상 재구성 수단의 일 실시예이다. 영상 재구성은 예컨대 필터링 백 투영 기술을 이용하여 수행된다.
중앙 처리 장치(60)는 또한 여러개의 데이터, 재구성 영상, 프로그램등을 저장하는 저장 장치(66)와 연결된다. 중앙 처리장치(60)는 또한 상기 재구성 영상과,그리고 중앙 처리 장치(60) 및 중앙 처리장치(60)에 여러개의 명령 및 정보를 공급하도록 인간 오퍼레이터에 의해 조작되는 연산 장치(70)로부터의 다른 정보를 표시하는 표시장치(68)와 연결된다.
도 2는 검출기 어레이(24)의 구성을 개략적으로 도시한 예시도이다. 검출기 어레이(24)는 열로 배열된 다수의 X-선 검출기 소자들(i)을 갖는 멀티-채널 X-선 검출기이다. 다수의 X-선 검출기 소자들(24(i))은 함께 원통의 오목면내로 커브진 X-선 충돌면을 형성한다. 참조부호'i'는 채널 인텍스를 표시하며, 예컨대 'i' = 1 내지 1000 이다.
각각의 X-선 검출기 소자(24(i))는 예컨대 신틸레이터(scintillator) 및 포토다이오드의 조합으로 구성된다. X-선 검출기 소자(24(i))는 이것에만 한정되지 않으며, 예컨대 카드뮴 텔루르화합물(CdTe)을 이용하는 반도체 X-선 검출기 소자등으로 되거나 또는 제논(Xe)가스를 이용하는 이온화 챔버 X-선 검출기 소자로 될 수도 있음이 쉽게 인식될 것이다.
도 3은 X-선 방출/검출 장치에서 X-선 튜브(20), 시분기 및 검출기 어레이(24)들간의 관계를 도시한 예시도이다. 도 3(a)는 스캔 갠트리(2)의 전면에서 본 도면이고, 도 3(b)는 스캔 갠트리(2)의 측면에서 본 도면이다. 도시한 바와같이, X-선 튜브(20)로부터 방출되는 X-선은 시준기(22)에 의해 팬 형상의 X-선 빔(400)으로 되며, 검출기 어레이(24)에 조사된다.
도 3(a)에서는 팬형상의 X-선 빔(400)의 범위, 즉 X-선 빔(400)의 폭을 예시하였다. X-선 빔(400)의 폭의 방향은 검출기 어레이(24)에서 채널 열의 방향과 동일하다. 도 3(b)에, X-선 빔(400)의 두께를 예시하였다.
도 4에 예시적으로 도시된 바와 같이, 촬영될 환자(8)가 촬영 테이블(4)에 눕혀진다. 환자의 신체축이 X-선 빔(400)의 팬 표면과 교차하는 상태로 X-선 조사 공간내로 운반된다. 스캔 갠트리(2)는 그 내부에 X-선 방출/검출 장치를 포함하는 원통 구조를 갖는다.
X-선 조사 공간은 스캔 갠트리(2)의 원통 구조의 내부공간에 형성된다. X-선 빔으로 촬영될 환자(8)의 영상은 X-선 빔(400)으로 슬라이싱되어 검출기 어레이(24)에의해 투영되며, 검출기 어레이(24)는 환자(8)를 통과한 X-선을 검출한다. 촬영될 환자(8)에 부딪치는 X-선 빔(400)의 슬라이스 두께('th')는 시준기(22)의 개구의 열림에 의해 조정된다.
도 5는 투영데이터 보정에 관한 중앙 처리장치(60)의 블록선도이다. 도 5에 도시된 바와 같이 각 블록의 기능은 예컨대 컴퓨터 프로그램에 의해 수행된다. 도 5에 도시된 중앙처리 장치(60)는 본 발명의 투영 데이터 보정장치의 실시예이다. 이 장치의 구성은 본 발명에 따른 장치 실시예를 나타내며, 이 장치의 동작은 본 발명에 따른 방법 실시예를 나타낸다.
도시된 바와같이, 중앙처리장치는 본 발명의 평균값 계산 수단의 실시예인 이동 평균화 유닛(602)을 갖는다. 이동 평균화 유닛(602)은 도 6에 예시적으로 도시된 바와같이 촬영될 환자의 투영을 구성하는 투영 데이터 Proj_ij (여기서, 'i'는 채널 인덱스 이고, 'j'는 시각 인덱스이다)에 대해 채널 'i'방향으로의 이동 평균값을 계산한다. 이동 평균화에서 사용되는 데이터는 예컨대 약 7개의 채널로 된다.
투영 데이터 Proj_ij는 배율기(604)에서 제 1 가중치 인자 SGij로 배율된다. 배율기(604)는 본 발명의 제 1 산출(product) 계산 수단의 실시예이다. 제 1 가중치 인자 SGij는 다음의 수학식 1로 주어진다.
여기서, Cij는 투영 데이터 Proj_ij를 유도하는 침투 X-선의 카운트이다. α는 투영 's'의 영역의 함수로서 다음의 수학식 2a와 같이 주어진다.
α= f(s)
특히, α는 예컨대 다음의 수학식 2b로 얻어질 수 있다.
α= A/s
여기서, A는 근사계수이다.
투영 's'의 영역과 상수 α의 대응은 미리 표식화 될 수 있음을 알아야 할 것이다.
수학식 1에 의한 카운트 Cij와 인자 SGij 간의 관계가 도 7에 그래프로 나타나 있다.
작은 카운트 Cij를 갖는 각 범위는 Cij에 대략적으로 비례하는 제 1 가중치인자 SGij를 제공한다. 더욱이, α는 투영's'의 영역의 함수로서 설정되며, 투영 영역에 따라 변한다. 따라서, 촬영될 환자의 단면영역에 맞는 제 1 가중치 인자 SGij가 얻어질 수 있다.
투영 데이터 Proj_ij의 이동 평균값은 배율기(606)에서 제 2 가중치 인자 (1-SGij)로 배율된다. 배율기(606)는 본 발명의 제 2 산출 계산 수단의 실시예이다.
가산기(608)는 배율기(604,606)로부터 출력 데이터의 합을 계산한다. 가산기(608)는 본 발명의 가산기 수단의 실시예이다.
대체적으로, 도 5에 도시된 장치는 다음과 같은 수학식 3의 계산을 수행한다.
여기서, ave7{Proj_ij}는 투영 데이터 Proj_ij에 근접한 7개 채널의 이동 평균화 값을 나타낸다.
수학식 3은 다시 다음과 같은 수학식 4로 표현될 수 있다.
수학식 4로 주어진 계산을 수행하기위한 장치의 블록선도가 도 8에 도시되어 있다.
도8에서, 도 5에 도시된것과 유사한 구성요소들은 비슷한 도면부호로 표기하였는바, 이에 대한 설명은 하기에 생략한다.
감산기(612)는 투영 데이터 Proj_ij와 그의 이동 평균 값 {Proj_ij}간의 차를 계산한다. 이 차이는 배율기(614)에서 제 1가중 인자 SGij로 배율된다. 가산기(616)는 배율기(614) 출력데이터와 이동 평균화 유닛(602)의 출력 데이터, 즉 이동 평균값 ave7{Proj_ij}의 합을 계산한다.
수학식 3과 수학식 4는 둘 다 가중 가산이 투영 데이터와 그리고 근사 데이터를 포함하는 이동 평균값에서 개별적으로 수행됨을 표시한다. 상기 가산의 결과로 투영 데이터의 가중치는 투영 데이터를 유도하는 침투 X-선의 카운트가 작아짐에 따라 감소된다.
대조적으로, 이동 평균값의 가중치는 상보적으로 증대된다. 그러므로, 이동 평균값의 가중치는 카운트가 작아짐에 따라 증대된다. 따라서, 작은 카운트에 근거한 투영 데이터가 저조한 SNR을 갖는다 하더라도 SNR에서의 감소는 상기한 바와 같이 투영 데이터에 대한 이동 평균값의 가중치를 증대시킴으로써 보상될 수 있다.
이제 본 발명의 장치에 관해 설명하기로 한다. 도 9는 본 장치의 동작의 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 인간 오퍼레이터가 단계 (912)에서 연산 장치(7)를 통해 스캔 계획을 입력한다. 스캔 계획은 X-선의 방출조건, 슬라이스 두께, 슬라이스 위치등을 포함한다. 그후, 본 장치는 인간 오퍼레이터 및 입력 스캔 계획을 따르는 중앙 처리 장치(60)의 동작 제어 하에서 동작한다.
단계 (914)에서, 스캔 위치설정이 수행된다. 특히, 오퍼레이터는 연산 장치(70)가 촬영 테이블(4)을 이동시켜 X-선 방출/검출 장치의 회전중앙(즉, 등중앙(isocenter))에 환자(8)의 촬영 부위중앙을 정렬하도록 조작한다.
단계 (916)에서, 스캔이 수행된다. 특히, X-선 방사/검출 장치가 촬영될 환자(8) 주위로 회전하며 예컨대 회전당 1000 번의 시각으로 투영물을 데이터 취득 버퍼(64)에 수집한다.
단계 (917)에서, 보정의 세기는 촬영될 환자의 체격에 따라 결정되어, 촬영될 환자의 체격이 작을 때는 강한 보정이 인가되고 체격이 클 때에는 약한 보정이 인가된다. 특히, 상수 α는 스캔의 시작 시각의 (즉, 스카우트 스캔의 데이터의) 투영's'의 영역으로부터 식(2) 또는 식(2b)에 의해 계산되거나 또는 투영's'의 영역과 상수 α간의 일치를 정의하는 표로부터 알수 있게된다. 투영's'의 영역이 작을 때, 상수 α는 커지게 되고 그러므로써 강한 보정이 인가된다. 다른 한편으로, 투영's'의 영역이 크면, 상수 α는 작아지게 되고 그러므로써 약한 보정이 인가된다.
단계 (918) 및 단계 (920)에서, 데이터 보정 및 영상 재구성이 스캔후 또는 스캔을 따라 각각 수행된다.
단계 (918)에서의 데이터 보정의 상세한 흐름도가 도 10에 나타나 있다. 도시된 바와 같이, 단계 (932)에서 침투 X-선의 카운트에 부가되는 옵셋을 보정하기 위해 스캔 데이터에 대해 옵셋 보정이 수행된다.
다음으로, 단계 (934)에서 기준 채널에서 측정된 X-선의 카운트로 침투 X-선의 카운트를 분할함으로써 X-선 세기를 보정하는 기준 보정이 수행된다.
이어서, 단계 (936)에서, 제 1 가중 인자 SGij가 계산된다. 제 1 가중치 인자 SGij는 옵셋 보정 및 기준보정을 거친 카운트 Cij를 이용하여 수학식 1로 계산되어 저장 장치(66)에 저장된다.
다음, 단계 (938)에서, 카운트 Cij의 네거티브 대수(negative logarithm)가 계산된다.
그 다음, 단계(940)에서, 감도 보정이 수행된다.
이어서, 단계 (942)에서, 빔 경화 보정이 수행되어 투영 데이터 Proj_ij를 발생한다.
단계 (944)에서, 수학식 3 또는 수학식 4에 의한 투영 데이터 보정이 투영 데이터 Proj_ij에 대해 수행된다. 그 보정 계산을 위한 제 1 가중치 인자 SGij가 저장 장치(66)로 부터 판독되어 사용된다.
도 9로 되돌아가 단계(920)에서 예컨대 보정된 데이터로 구성된 다수의 시각에 대한 투영을 이용하여 필터링 백 투영 기술에 의해 영상 재구성이 수행된다.
단계 (922)에서, 그 재구성된 단층 영상이 표시장치(68)에 표시된다. 이 표시 영상은 스트리킹 결함등을 포함하지 않는 품질이 양호한 단층 영상이다. 특히, 도 10의 단계 (944)에서의 투영 데이터 보정이 낮은 카운트를 갖는 부분에서의 SNR 감소를 보정하기 때문에 예컨대 환자 신체의 양측에 팔을 붙인 상태로 흉부 또는 복부를 촬영할 때에도 방향에 따른 노이즈 패턴이 발생하지 않게 되어 스트리킹 결함과 같은 그러한 거짓 영상이 재구성된 영상에 포함되는 것을 방지할 수 있게된다.
본 발명에 따르면 투영 데이터가 근사 데이터를 포함하는 평균값과의 가중 가산(weighting addition)에 의해 개별적으로 보정된다. 데이터의 가중치는 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트에 대응하도록 된다. 따라서, 낮은 카운트를 갖는 데이터는 그 데이터의 작은 가중치를 가짐과 아울러 SNR에서의 감소를 보정할 수 있는 큰 가중치의 평균값을 갖는다.
더욱이, 본 발명에 따르면 데이터의 가중치가 감소하고 그리고 카운트가 작아지게 됨에 따라 평균값의 가중치가 증대되게 될 때 데이터의 가중치가 감소하는 비율과 그리고 카운트가 작아짐에 따라 평균값의 가중치가 증대되는 비율이 스카우트 스캔 또는 축방향 스캔의 시각의 데이터에 의해 얻어지는 데이터를 이용하여 결정된다. 따라서, 촬영될 환자의 체격이 클 때 그 비율을 감소시키고 그리고 스트리킹 결함이 비교적 회피될 수 있을 때 (즉, 시각 방향에 따라 투영 데이터의 SNR 에서의 차이가 비교적 작을때)의 비율을 감소시킴으로써 보정이 비교적 약하게 될 수 있으며, 촬영될 환자의 체격이 작고 그리고 스트리킹 결함이 비교적 나타나는 경향이 있을 때(즉, 시각 방향에 따른 투영 데이터의 SNR 에서의 차이가 비교적 클 때)의 비율을 증대 시킴으로써 보정이 비교적 강하게 될 수 있다. 따라서, 촬영될 환자의 체격에 무관하게 적절한 보정이 이루어질 수 있다.
따라서, 본 발명은 낮은 카운트의 침투 방사선을 제공하는 방향에서 결함발생을 방지하는 투영 데이터 보정방법 및 장치와 그리고 그러한 투영 데이터 보정 장치를 포함하는 방사선 단층 촬영 장치를 제공할 수 있다.
전술한 설명은 방사선으로서 X-선이 이용되는 경우를 토대로 이루어 졌지만은 방사선은 X-선에 만 한정되지않고 γ선과 같은 다른 타입의 방사선으로도 될 수 있다. 그러나, X-선의 발생, 검출, 제어 등을 위한 실용적인 수단들이 가장 잘 진보되어 있는 현재의 상황에서 X-선이 바람직하다.
본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않는 범위에서 본 발명에 대한 많은 다양한 실시예들이 고려될 수 있다. 본 발명은 상세한 설명에 기술된 특정 실시예들에만 국한되는 것이 아니며, 첨부한 특허 청구의 범위에 정의된 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (22)

  1. 방사선 침투에 의해 촬영되는 환자의 투영을 구성하는 데이터와 그의 근사 데이터의 평균값을 개별적으로 계산하는 단계와,
    상기 데이터를 상기 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트에 대응하는 제 1 가중치 인자로 배율시킴으로서 제 1 산출을 계산하는 단계와,
    상기 평균값을 1에 관하여 상기 제 1 가중치 인자의 상도시된 제 2 가중치 인자로 배율시킴으로서 제 2 산출을 계산하는 단계, 및
    상기 제 1 및 제 2 산출을 가산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 데이터 보정 방법.
  2. 방사선 침투에 의해 촬영되는 환자의 투영을 구성하는 데이터와 그의 근사 데이터의 평균값을 개별적으로 계산하는 단계와,
    상기 데이터카운트의 소정값 이하 범위에서 상기 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트에 대략 비례하는 제 1 가중치 인자로 상기 데이터를 배율시킴으로써 제 1 산출을 계산하는 단계와,
    상기 평균값을 1에 관하여 상기 제 1 가중치 인자의 상도시된 제 2 가중치 인자로 배율시킴으로서 제 2 산출을 계산하는 단계, 및
    상기 제 1 및 제 2 산출을 가산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 데이터 보정 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 가중치 인자는 수학식 "1-e(-C/α)"에 의해서 얻어지되, c는 상기 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트이고, α는 상기 투영 영역에 의해 결정되는 상수인 것을 특징으로 하는 투영 데이터 보정 방법.
  4. 방사선 침투에 의해 촬영되는 환자의 투영을 구성하는 데이터와 그의 근사 데이터의 평균값을 개별적으로 계산하는 평균값 계산 수단과,
    상기 데이터를 상기 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트에 대응하는 제 1 가중치 인자로 배율시킴으로서 제 1 산출을 계산하는 제 1 산출 계산 수단과,
    상기 평균값을 1에 관하여 상기 제 1 가중치 인자의 상도시된 제 2 가중치 인자로 배율시킴으로서 제 2 산출을 계산하는 제 2 산출 계산 수단, 및
    상기 제 1 및 제 2 산출을 가산하는 가산기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 데이터 보정 장치.
  5. 방사선 침투에 의해 촬영되는 환자의 투영을 구성하는 데이터와 그의 근사데이터의 평균값을 개별적으로 계산하는 평균값 계산 수단과,
    상기 데이터 카운트의 소정값 이하 범위에서 상기 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트에 대략 비례하는 제 1 가중치 인자로 상기 데이터를 배율시킴으로서 제 1 산출을 계산하는 제 1 산출 계산 수단과,
    상기 평균값을 1에 관하여 상기 제 1 가중치 인자의 상도시된 제 2 가중치 인자로 배율시킴으로서 제 2 산출을 계산하는 제 2 산출 계산 수단, 및
    상기 제 1 및 제 2 산출을 가산하는 가산기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 데이터 보정 장치.
  6. 제 4 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 가중치 인자는 수학식 "1-e(-C/α)"에 의해서 얻어지되, c는 상기 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트이고, α는 상기 투영 영역에 의해 결정되는 상수인 것을 특징으로 하는 투영 데이터 보정 장치.
  7. 다수의 시각 방향으로 촬영되는 환자에 방사선을 방출하여 침투 방사선을 검출하고 상기 방사선 방출/검출 단계에 의해 검출된 신호에 근거한 투영을 이용하여 영상을 생성하는 방사선 단층 촬영 방법으로서, 상기 영상 생성 단계가
    상기 투영을 구성하는 데이터와 그의 근사 데이터의 평균값을 개별적으로 계산하는 단계와,
    상기 데이터를 상기 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트에 대응하는 제 1 가중치 인자로 배율시킴으로서 제 1 산출을 계산하는 단계와,
    상기 평균값을 1에 관하여 상기 제 1 가중치 인자의 상도시된 제 2 가중치 인자로 배율시킴으로서 제 2 산출을 계산하는 단계와,
    상기 제 1 및 제 2 산출을 가산하는 단계, 및
    상기 가산 결과에 의한 데이터로 구성된 투영을 이용하여 영상을 재구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 단층 촬영 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 방사선으로서 X-선이 이용되는 것을 특징으로 하는 방사선 단층 촬영 방법.
  9. 다수의 시각 방향으로 촬영되는 환자에 방사선을 방출하여 침투 방사선을 검출하고 상기 방사선 방출/검출 단계에 의해 검출된 신호에 근거한 투영을 이용하여 영상을 생성하는 방사선 단층 촬영 방법으로서, 상기 영상 생성 단계가
    방사선 침투에 의해 촬영되는 환자의 투영을 구성하는 데이터와 그의 근사 데이터의 평균값을 개별적으로 계산하는 단계와,
    상기 데이터카운트의 소정값 이하 범위에서 상기 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트에 대략 비례하는 제 1 가중치 인자로 상기 데이터를 배율시킴으로서 제 1 산출을 계산하는 단계와,
    상기 평균값을 1에 관하여 상기 제 1 가중치 인자의 상도시된 제 2 가중치 인자로 배율시킴으로서 제 2 산출을 계산하는 단계와,
    상기 제 1 및 제 2 산출을 가산하는 단계, 및
    상기 가산 결과에 의한 데이터로 구성된 투영을 이용하여 영상을 재구성 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 단층 촬영 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 방사선으로서 X-선이 이용되는 것을 특징으로 하는 방사선 단층 촬영 방법.
  11. 제 7 내지 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 가중치 인자는 수학식 "1-e(-C/α)" 에 의해서 얻어지되, c는 상기 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트이고, α는 상기 투영 영역에 의해 결정되는 상수인 것을 특징으로 하는 방사선 단층 촬영 방법.
  12. 다수의 시각 방향으로 촬영되는 환자에 방사선을 방출하여 침투 방사선을 검출하는 방사선 방사/검출 수단과; 그리고 상기 방사선 방출/검출 수단에 의해 검출된 신호에 근거한 투영을 이용하여 영상을 생성하는 영상 생성 수단을 포함하는 방사선 단층 촬영 장치로서,
    상기 투영을 구성하는 데이터와 그의 근사 데이터의 평균값을 개별적으로 계산하는 평균값 계산 수단과,
    상기 데이터를 상기 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트에 대응하는 제 1 가중치 인자로 배율시킴으로서 제 1 산출을 계산하는 제 1 산출 계산 수단과,
    상기 평균값을 1에 관하여 상기 제 1 가중치 인자의 상도시된 제 2 가중치 인자로 배율시킴으로써 제 2 산출을 계산하는 제 2 산출 계산 수단과,
    상기 제 1 및 제 2 산출을 가산하는 가산기 수단, 및
    상기 가산 결과에 의한 데이터로 구성된 투영을 이용하여 영상을 재구성 하는 영상 재구성 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 단층 촬영 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 방사선으로서 X-선이 이용되는 것을 특징으로 하는 방사선 단층 촬영 장치.
  14. 다수의 시각 방향으로 촬영되는 환자에 방사선을 방출하여 침투 방사선을 검출하는 방사선 방출/검출 수단과 그리고 상기 방사선 방출/검출 수단에 의해 검출된 신호에 근거한 투영을 이용하여 영상을 생성하는 영상 생성 수단을 포함하는 방사선 단층 촬영 장치로서,
    상기 투영을 구성하는 데이터와 그의 근사 데이터의 평균값을 개별적으로 계산하는 평균값 계산 수단과,
    상기 데이터 카운트의 소정값 이하 범위에서 상기 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트에 대략 비례하는 제 1 가중치 인자로 상기 데이터를 배율시킴으로써 제 1 산출을 계산하는 제 1 산출 계산 수단과,
    상기 평균값을 1에 관하여 상기 제 1 가중치 인자의 상도시된 제 2 가중치 인자로 배율시킴으로써 제 2 산출을 계산하는 제 2 산출 계산 수단과,
    상기 제 1 및 제 2 산출을 가산하는 가산기 수단, 및
    상기 가산 결과에 의한 데이터로 구성된 투영을 이용하여 영상을 재구성 하는 영상 재구성 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 단층 촬영 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 방사선으로서 X-선이 이용되는 것을 특징으로 하는 방사선 단층 촬영 장치.
  16. 제 12 내지 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 가중치 인자는 수학식 "1-e(-C/α)"에 의해서 얻어지되, c는 상기 데이터를 유도하는 침투 방사선의 카운트이고, α는 상기 투영 영역에 의해 결정되는 상수인 것을 특징으로 하는 방사선 단층 촬영 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가중치 인자는 대응 카운트가 작아짐에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 투영 데이터 보정 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    대응 카운트가 작아짐에 따라 제 1 가중치 인자가 감소하는 비율을 결정하기 위해, 축방향 스캔의 관점에서의 스카우트 스캔 또는 데이터로 얻어지는 데이터를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 데이터 보정 방법.
  19. 제 4 항에 있어서,
    대응 카운트가 작아짐에 따라 제 1 가중치 인자가 감소하도록 상기 제 1 가중치 인자를 결정하기 위한 제 1 가중치 인자 결정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 데이터 보정 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 가중치 인자 결정 수단이 대응 카운트가 작아짐에 따라 제 1 가중치 인자가 감소하는 비율을 결정하기 위해 축방향 스캔의 관점에서의 스카우트 스캔 또는 데이터로 얻어지는 데이터를 이용하는 것을 특징으로 하는 투영 데이터 보정 장치.
  21. 제 12 항에 있어서,
    대응 카운트가 작아짐에 따라 제 1 가중치 인자가 감소하도록 상기 제 1 가중치 인자를 결정하기 위한 제 1 가중치 인자 결정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 단층 촬영 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 가중치 인자 결정 수단이 대응 카운트가 작아짐에 따라 제 1 가중치 인자가 감소하는 비율을 결정하기 위해 축방향 스캔의 관점에서의 스카우트 스캔 또는 데이터로 얻어지는 데이터를 이용하는 것을 특징으로 하는 방사선 단층 촬영 장치.
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