KR20010102023A - 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법, 단층 촬영 이미징방법 및 ｘ선 ｃｔ 장치 - Google Patents

단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법, 단층 촬영 이미징방법 및 ｘ선 ｃｔ 장치 Download PDF

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KR20010102023A
KR20010102023A KR1020017010095A KR20017010095A KR20010102023A KR 20010102023 A KR20010102023 A KR 20010102023A KR 1020017010095 A KR1020017010095 A KR 1020017010095A KR 20017010095 A KR20017010095 A KR 20017010095A KR 20010102023 A KR20010102023 A KR 20010102023A
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Abstract

다중 검출기(multi-detector)를 포함하는 CT 장치에 의한 나선형 스캔(helical scan) 수행시의 이미지 잡음의 허용값에 대해 과도하거나 또는 부족하게 되지 않으면서 방사선량(radiation dose)을 결정하기 위한 목적으로, 본 발명의 방법은 다중 검출기를 포함하는 X선(X-ray) CT 장치에 의한 나선형 스캔에 의해 생성될 X선 단층 촬영 이미지(tomographic image)의 이미지 두께를 선택하고(단계 ST1), 단일 슬라이스 CT 방사선량 결정 알고리즘(single-slice CT radiation dose determining algorithm)을 이용하여 단일 슬라이스 CT에 의해 이미지 두께를 갖는 X선 단층 촬영 이미지를 획득시 X선 선량을 임시 결정하고(단계 ST2), 스캔 프로토콜을 선택하고(단계 ST3), 선택된 이미지 두께를 매칭시키는 선량 보정 계수 테이블(dose correction factor table)로부터 선량 보정 계수를 판독하고(단계 ST4), 선량 보정 계수에 의해 X선 선량을 보정하고(단계 ST5), 튜브 전류(tube current) 및 방사 시간(emission time) 중 적어도 하나를 지정함으로써 단층 촬영 이미징 스캔 조건(tomographic imaging scan condition)을 결정하고(단계 ST6), 나선형 스캔을 수행하여 X선 단층 촬영 이미지를 디스플레이(단계 ST7)하는 단계를 포함한다. 따라서, 대상물(subject)이 필요 이상으로 노출되는 문제점을 방지할 수 있다.

Description

단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법, 단층 촬영 이미징 방법 및 Ｘ선 ＣＴ 장치{TOMOGRAPHIC IMAGING SCAN CONDITION DETERMINING METHOD, TOMOGRAPHIC IMAGING METHOD AND X-RAY CT APPARATUS}
도 1은 단일의 검출기, 즉 하나의 검출기 행(detector row)을 갖는 검출기를 포함하는 X선 CT 장치에서의, 통상적인 X선 선량 결정 프로세스의 일례를 도시하는 흐름도이다.
단계 SU1에서, 두 직교 방향에서 정찰 이미징(scout imaging)이 수행되어, 시상면 이미지(sagittal plane image) 및 관상면 이미지(coronal plane image)를생성한다.
단계 SU2에서, 튜브 전압(tube voltage), 슬라이스 두께 및 복원 함수(reconstruction function)가 선택된다.
단계 SU3에서, 정찰 이미지를 참조하여 X선 단층 촬영 이미징에서의 스캔 위치(슬라이스 위치)가 결정된다.
단계 SU4에서, 디폴트 이미징 조건, 디폴트 X선 선량 default_mAs(튜브 전류와 방사 시간의 곱) 및 슬라이스 두께 Th에서 대상물을 이미징하는 경우의 투사 영역(projected area) Sobject에 기초하여, 대상물의 단면이 원형인 것으로 가정한 이미지 SD의 표준 편차이 다음의 수학식 1과 같이 계산된다.
표준 편차은 이미지 잡음값(image noise value)으로서 간주된다.
투사 영역 Sobject는 시상면 이미지 및 관상면 이미지로부터 대략적으로 구해진다.
단계 SU5에서, 표준 편차을 시상면 이미지와 관상면 이미지 사이의 감쇠율(attenuation ratio)에 따라 보정하여, 대상물의 실제 단면 형상에 따른 표준 편차을 획득한다.
단계 SU6에서, 이미지 SD의 표준 편차(이미지 잡음값)에 대한 허용값이 입력된다.
단계 SU7에서, 표준 편차을 만족하는 X선 선량 scan_mAs가 각각의 슬라이스에 대해 다음의 수학식 2와 같이 계산된다.
상기와 같은 X선 선량 결정 프로세스의 기본적 원리는, 예를 들면 일본 특허 출원 공개 제 H11-104121 호에 개시되어 있다.
최근, 다중 검출기(multi-detector), 즉 평행하게 배열된 다수의 검출기 행을 갖는 검출기를 포함하는 X선 CT 장치에 의한 나선형 스캔을 수행하고, 이미지 복원을 위해 다중 검출기의 행에 대응하는 각각의 슬라이스(멀티슬라이스(multislice))의 가중 데이터(weighted data)를 조합하여, 실질적인 슬라이스 두께 또는 이미지 두께를 증가시키는 것을 포함하는 기법이 개발되어 왔다. 즉, X선 빔 폭이 감소되는 경우에 조차도, 이미지 복원시에 확장된 범위의 데이터를 이용함으로써(즉, X선 튜브 및 다중 검출기의 회전 수를 2회 이상으로 증가시킴으로써) 커다란 이미지 두께를 갖는 X선 단층 촬영 이미지를 획득할 수 있다. 이러한 경우, 동일한 이미지 잡음값을 갖는 X선 단층 촬영 이미지를 획득하는데 요구되는 X선 선량은, 1회의 회전을 하는 경우에 비해 감소될 수 있다.
그러나, 다중 검출기를 포함하는 X선 CT 장치는 통상적인 단일 슬라이스 CT(도 1 참조)를 위해 여전히 X선 선량 결정 프로세스를 이용하기 때문에, 실제 이미지 잡음 레벨은 소정의 스캔 조건에서 허용된 이미지 잡음값보다 크거나 작다. 실제 이미지 잡음 레벨이 허용값보다 큰 경우, 요구되는 이미지 품질이 달성될 수 없으며, 실제 이미지 잡음 레벨이 허용값보다 작은 경우, X선 선량이 불필요하게 커진다.
발명의 개요
본 발명의 목적은 다중 검출기를 포함하는 CT 장치에 의한 나선형 스캔 수행시의 이미지 잡음 허용값에 대해 과도하거나 또는 부족하게 되지 않으면서 방사선량을 결정할 수 있는 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법, 단층 촬영 이미징 방법 및 X선 CT 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따르면, 평행하게 배열된 다수의 검출기 행을 갖는 다중 검출기를 포함하는 CT 장치에 의한 나선형 스캔에 의해 이미지 두께를 갖는 단층 촬영 이미지가 생성될 때, 단일 슬라이스 CT 방사선량 결정 알고리즘(single-slice CT radiation dose determining algorithm)을 이용하여 단일 슬라이스 CT에 의해 단층 촬영 이미지를 획득시 방사선량을 임시(provisionally) 결정하는 단계와, 나선형 스캔을 수행함으로써 획득된 단층 촬영 이미지의 이미지 잡음값이 허용값에 대해 과도하거나 또는 부족하게 되지 않도록 방사선량을 보정하는 단계와, 보정된 방사선량에 대해 적합한 단층 촬영 이미징 스캔 조건을 결정하는 단계를 포함하는 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법이 제공된다.
제 1 특징의 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법에서, 소정의 이미지 두께를 갖는 단층 촬영 이미징을 획득하기 위해 임시 결정된 방사선량이 보정되어, 나선형 스캔을 수행함으로써 획득된 단층 촬영 이미지의 이미지 잡음값이 허용값에 대해 과도하거나 또는 부족하게 되지 않도록 한다. 따라서, 이미지 잡음값 요건을 만족하는 최소 방사선량이 정확하게 계산될 수 있다.
따라서, 부족한 방사선량으로 인해 요구되는 이미지 품질이 달성될 수 없는 문제점을 피할 수 있고, 과도한 방사선량으로 인해 대상물이 불필요하게 노출되는 것이 방지될 수 있다. 더욱이, 가장 적절한 방사선량이 자동 또는 반자동으로 결정될 수 있기 때문에, 조작자에 대한 복잡도가 감소된다.
본 발명의 제 2 특징에 따르면, 평행하게 배열된 다수의 검출기 행을 갖는 다중 검출기를 포함하는 CT 장치에 의한 나선형 스캔에 의해 생성될 단층 촬영 이미지의 이미지 두께를 선택하는 단계와, 단일 슬라이스 CT 방사선량 결정 알고리즘을 이용하여 단일 슬라이스 CT에 의해 상기 이미지 두께를 갖는 단층 촬영 이미지를 획득시 방사선량을 임시 결정하는 단계와, 수행될 나선형 스캔의 스캔 조건을 선택하는 단계와, 상기 스캔 조건에서 나선형 스캔을 수행함으로써 획득된 단층 촬영 이미지의 이미지 잡음값이 허용값에 대해 과도하거나 또는 부족하게 되지 않도록 상기 임시 결정된 방사선량을 소정의 방사선량으로 보정하는 단계와, 상기 보정된 방사선량에 대해 적합한 단층 촬영 이미징 스캔 조건을 결정하는 단계를 포함하는 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법이 제공된다.
제 2 특징의 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법은 제 1 특징의 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법에서의 효과와 동일한 효과를 달성한다. 더욱이,생성될 X선 단층 촬영 이미지의 이미지 두께는 선택될 수 있다. 더욱이, 나선형 스캔에 대한 스캔 조건은 선택될 수 있다.
본 발명의 제 3 특징에 따르면, 제 1 또는 제 2 특징과 관련하여 기술된 바와 같은 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법으로서, 보정된 방사선량을 갖는 방사선을 방사하기 위해, 방사 소스에 공급될 전류 또는 방사 시간을 선택적으로 지정하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
제 3 특징의 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법에서, 방사 소스에 공급될 전류가 선택적으로 지정되는 경우, 방사 소스가 과부하되는 것이 확실히 방지될 수 있다. 방사 시간이 선택적으로 지정되는 경우, 대상물의 몸체 이동이 이미지 품질 등에 미치는 영향을 고려하여 스캔 시간이 조절될 수 있다.
본 발명의 제 4 특징에 따르면, 제 2 또는 제 3 특징과 관련하여 기술된 바와 같은 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법으로서, 이미지 복원을 위한 상기 다중 검출기 행의 데이터 조합시의 가중 함수, 방사 빔 폭, 대상물을 위치시키기 위한 이미징 테이블의 이동 속도 중 적어도 하나를 변경함으로써 이미지 두께를 조절하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
제 4 특징의 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법에서, 이미지 복원을 위한 가중 함수가 변경될 때, 기계적 제어없이 단지 계산적 처리에 의해 이미지 두께가 조절될 수 있다. 방사 빔 폭이 변경될 때, 예를 들면 시준기 개구(collimator aperture)의 개방 폭(opening width)을 조절함으로써 이미지 두께가 조절될 수 있다. 이미징 테이블의 이동 속도가 변경될 때, 이미징 테이블의 구동 시스템을 제어함으로써 이미지 두께가 조절될 수 있다.
본 발명의 제 5 특징에 따르면, 제 1 내지 제 4 특징 중 어느 하나와 관련하여 기술된 바와 같은 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법으로서, 참조값에 기초한 선량 보정 계수로 방사선량을 보정하는 단계―참조값은 이미지 두께와 동일한 슬라이스 두께로 축 스캔(axial scan) 수행시의 방사선량임 ―를 포함하는 방법이 제공된다.
제 5 특징의 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법에서, 방사선량이 축 스캔시의 방사선량에 기초한 선량 보정 계수로 보정된다. 따라서, 간단한 계산에 의해 스캔 조건에 대해 적합한 방사선량이 계산될 수 있다.
본 발명의 제 6 특징에 따르면, 제 1 내지 제 5 특징 중 어느 하나와 관련하여 기술된 바와 같은 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법에 의해 결정된 단층 촬영 이미징 스캔 조건에서 나선형 스캔을 수행함으로써 단층 촬영 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 단층 촬영 이미징 방법이 제공된다.
제 6 특징의 단층 촬영 이미징 방법에서, 전술한 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법에 의해 결정된 단층 촬영 이미징 스캔 조건을 이용하여 단층 촬영 이미지가 생성된다. 따라서, 요구되는 이미지 품질을 갖는 단층 촬영 이미지를 최소의 노출에 의해 획득할 수 있다.
본 발명의 제 7 특징에 따르면, 평행하게 배열된 다수의 검출기 행을 갖는 다중 검출기를 포함하는 X선 CT 장치에 의한 나선형 스캔에 의해 이미지 두께를 갖는 X선 단층 촬영 이미지가 생성될 때, 단일 슬라이스 CT X선 선량 결정 알고리즘을 이용하여 단일 슬라이스 CT에 의해 상기 X선 단층 촬영 이미지를 획득시 X선 선량을 임시 결정하는 단계와, 수행될 나선형 스캔에 대한 스캔 조건을 선택하는 단계와, 상기 스캔 조건에서 나선형 스캔을 수행함으로써 획득된 X선 단층 촬영 이미지의 이미지 잡음값이 허용값에 대해 과도하거나 또는 부족하게 되지 않도록 상기 X선 선량을 소정의 X선 선량으로 보정하는 단계와, 상기 보정된 X선 선량에 대해 적합한 단층 촬영 이미징 스캔 조건을 결정하는 단계를 포함하는 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법이 제공된다.
제 7 특징의 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법에서, 부족한 X선 선량으로 인해 X선 단층 촬영 이미지의 이미지 품질이 크게 저하되는 문제점을 피할 수 있고, 과도한 X선 선량으로 인해 대상물이 불필요하게 노출되는 것이 방지될 수 있다.
본 발명의 제 8 특징에 따르면, 제 7 특징과 관련하여 기술된 바와 같은 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법으로서, 보정된 X선 선량을 갖는 X선을 방사하기 위해, X선 튜브 전류 또는 방사 시간을 선택적으로 지정하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
제 8 특징의 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법에서, X선 튜브 전류가 선택적으로 지정되는 경우, X선 튜브가 과부하되어 수명이 감소되는 것이 확실히 방지된다. 방사 시간이 선택적으로 지정되는 경우, 대상물의 몸체 이동이 이미지 품질 등에 미치는 영향을 고려하여 스캔 시간이 조절될 수 있다.
본 발명의 제 9 특징에 따르면, 제 7 또는 제 8 특징과 관련하여 기술된 바와 같은 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법으로서, 참조값에 기초한 선량 보정 계수로 상기 X선 선량을 보정하는 단계―상기 참조값은 상기 이미지 두께와 동일한 슬라이스 두께로 축 스캔 수행시의 X선 선량임 ―를 포함하는 방법이 제공된다.
제 9 특징의 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법에서, X선 선량이 축 스캔시의 X선 선량에 기초하여 보정된다. 따라서, 간단한 계산에 의해 스캔 조건에 대해 적합한 X선 선량이 계산될 수 있다.
본 발명의 제 10 특징에 따르면, 제 9 특징과 관련하여 기술된 바와 같은 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법으로서, 참조값에 기초하여 승산 계수와 X선 선량을 승산하는 것을 나타내는 선량 보정 계수를 획득하는 단계―상기 참조값은 바람직한 이미지 두께와 동일한 슬라이스 두께를 갖는 표준 대상물의 CT 값 분포를 모방하는 팬톰(phantom) 상의 단일 슬라이스 CT에 의한 축 스캔 수행시의 X선 선량이고, 상기 X선 선량은 상기 축 스캔에서와 등가의 이미지 잡음값을 갖는 다중 검출기를 이용하는 나선형 스캔에 의해 X선 단층 촬영 이미지를 획득하기 위한 X선 선량임―와, 상기 임시 결정된 X선 선량을 상기 선량 보정 계수와 승산함으로써 상기 X선 선량을 보정하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
제 10 특징의 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법에서, X선 선량은 팬톰 상의 축 스캔 수행시의 X선 선량에 기초한 선량 보정 계수로 보정된다. 따라서, 대상물의 이미징에 적합한 X선 선량이 양호한 정확성으로 계산될 수 있다.
본 발명의 제 11 특징에 따르면, 제 7 내지 제 10 특징 중 어느 하나와 관련하여 기술된 바와 같은 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법에 의해 결정된 단층촬영 이미징 스캔 조건에서 나선형 스캔을 수행함으로써 X선 단층 촬영 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 단층 촬영 이미징 방법이 제공된다.
제 11 특징의 단층 촬영 이미징 방법에서, 전술한 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법에 의해 결정된 단층 촬영 이미징 스캔 조건을 이용하여 X선 단층 촬영 이미지가 생성된다. 따라서, 요구되는 이미지 품질을 갖는 X선 단층 촬영 이미지를 최소의 노출에 의해 획득할 수 있다.
본 발명의 제 12 특징에 따르면, X선 방사를 위한 X선 튜브와, 평행하게 배열된 다수의 검출기 행을 갖는 다중 검출기와, 이미지 두께를 갖는 X선 단층 촬영 이미지가 상기 다중 검출기를 이용한 나선형 스캔에 의해 생성될 때, 단일 슬라이스 CT X선 선량 결정 알고리즘을 이용하여 단일 슬라이스 CT에 의해 상기 X선 단층 촬영 이미지를 획득시 X선 선량을 임시 결정하는 X선 선량 임시 결정 수단과, 나선형 스캔을 수행함으로써 획득된 X선 단층 촬영 이미지의 이미지 잡음값이 허용값에 대해 과도하거나 또는 부족하게 되지 않도록 상기 임시 결정된 X선 선량을 소정의 X선 선량으로 보정하는 X선 선량 보정 수단과, 상기 보정된 X선 선량을 따르는 나선형 스캔의 제어를 수행하는 스캔 제어 수단을 포함하는 X선 CT 장치가 제공된다.
제 12 특징의 X선 CT 장치에서, 소정의 이미지 두께를 갖는 X선 단층 촬영 이미지를 획득하기 위해 임시 결정된 X선 선량이 보정되어, X선 단층 촬영 이미지의 이미지 잡음값이 허용값에 대해 과도하거나 또는 부족하게 되지 않는다. 따라서, 이미지 잡음값 요건을 만족하는 최소 X선 선량이 정확하게 계산될 수 있고, 조건을 따르는 나선형 스캔이 수행될 수 있다.
따라서, 부족한 X선 선량으로 인해 요구되는 이미지 품질이 달성될 수 없는 문제점을 피할 수 있고, 과도한 X선 선량으로 인해 대상물이 불필요하게 X선 노출되는 것이 방지될 수 있다.
본 발명의 제 13 특징에 따르면, X선 방사를 위한 X선 튜브와, 평행하게 배열된 다수의 검출기 행을 갖는 다중 검출기와, 상기 다중 검출기를 이용한 나선형 스캔에 의해 생성될 X선 단층 촬영 이미지의 이미지 두께를 선택하는 이미지 두께 선택 수단과, 단일 슬라이스 CT X선 선량 결정 알고리즘을 이용하여 단일 슬라이스 CT에 의해 상기 이미지 두께를 갖는 X선 단층 촬영 이미지를 획득시 X선 선량을 임시 결정하는 X선 선량 임시 결정 수단과, 수행될 나선형 스캔에 대한 스캔 조건을 선택하는 스캔 조건 선택 수단과, 상기 스캔 조건에서 나선형 스캔을 수행함으로써 획득된 X선 단층 촬영 이미지의 이미지 잡음값이 허용값에 대해 과도하거나 또는 부족하게 되지 않도록 상기 임시 결정된 X선 선량을 소정의 X선 선량으로 보정하는 X선 선량 보정 수단과, 상기 보정된 X선 선량을 따르는 나선형 스캔의 제어를 수행하는 스캔 제어 수단을 포함하는 X선 CT 장치가 제공된다.
제 13 특징의 X선 CT 장치는 제 12 특징의 X선 CT 장치와 동일한 효과를 달성한다. 더욱이, 생성될 X선 단층 촬영 이미지의 이미지 두께는 이미지 두께 선택 수단을 이용하여 선택될 수 있다. 또한, 나선형 스캔에 대한 스캔 조건은 스캔 조건 선택 수단을 이용하여 선택될 수 있다.
본 발명의 제 14 특징에 따르면, X선 방사를 위한 X선 튜브와, 평행하게 배열된 다수의 검출기 행을 갖는 다중 검출기와, 상기 다중 검출기를 이용한 나선형스캔에 의해 생성될 X선 단층 촬영 이미지의 이미지 두께를 선택하는 이미지 두께 선택 수단과, 단일 슬라이스 CT X선 선량 결정 알고리즘을 이용하여 단일 슬라이스 CT에 의해 상기 이미지 두께를 갖는 X선 단층 촬영 이미지를 획득시 X선 선량을 임시 결정하는 X선 선량 임시 결정 수단과, 수행될 나선형 스캔에 대한 스캔 조건을 선택하는 스캔 조건 선택 수단과, 각 이미지 두께 및 각 스캔 조건에 대한 선량 보정 계수를 저장하는 선량 보정 계수 테이블과, 상기 선택된 이미지 두께 및 스캔 조건에 대응하는 선량 보정 계수를 상기 보정 계수 테이블로부터 판독하고 상기 임시 결정된 X선 선량과 상기 선량 보정 계수를 승산함으로써 상기 임시 결정된 X선 선량을 보정하는 선량 보정 수단과, 상기 보정된 X선 선량을 따르는 나선형 스캔의 제어를 수행하는 스캔 제어 수단을 포함하는 X선 CT 장치가 제공된다.
제 14 특징의 X선 CT 장치는 제 13 특징의 X선 CT 장치와 동일한 효과를 달성한다. 더욱이, 달성될 슬라이스 두께 및 스캔 조건에 대응하는 선량 보정 계수 테이블로부터 판독된 선량 보정 계수를 이용함으로써 X선 선량이 보정된다. 따라서, 간단한 계산에 의해 스캔 조건에 대해 적합한 방사선량이 계산될 수 있다.
본 발명의 제 15 특징에 따르면, 제 14 특징과 관련하여 기술된 바와 같은 X선 CT 장치로서, 상기 선량 보정 계수 테이블은 선택될 수 있는 다수의 이미지 두께에 대응하여 생성되며 참조값에 기초하여 승산 계수와 X선 선량을 승산하는 것을 나타내는 선량 보정 계수를 저장하고, 상기 참조값은 바람직한 이미지 두께와 동일한 슬라이스 두께를 갖는 표준 대상물의 CT 값 분포를 모방하는 팬톰 상의 단일 슬라이스 CT에 의한 축 스캔 수행시의 X선 선량이며, 상기 X선 선량은 상기 축 스캔에서와 등가의 이미지 잡음값을 갖는 상기 다중 검출기를 이용하는 나선형 스캔에 의한 X선 단층 촬영 이미지 획득을 위한 X선 선량인 장치가 제공된다.
제 15 특징의 X선 CT 장치에서, X선 선량은 팬톰 상의 축 스캔 수행시의 X선 선량에 기초한 선량 보정 계수로 보정된다. 따라서, 대상물의 이미징에 대해 적합한 X선 선량이 양호한 정확성으로 계산될 수 있다.
본 발명의 제 16 특징에 따르면, 제 14 또는 제 15 특징과 관련하여 기술된 바와 같은 X선 CT 장치로서, 상기 선량 보정 계수 테이블은 이미징 테이블의 이동 속도 및 스캔 중심에서의 X선 빔 폭 각각에 대한 선량 보정 계수를 저장하는 장치가 제공된다.
제 16 특징의 X선 CT 장치에서, 선량 보정 계수는 스캔 조건으로서 빈번하게 이용되는 이미징 테이블의 이동 속도 및 X선 빔 폭 각각에 대한 선량 보정 계수 테이블에 저장된다. 따라서, 임상적인 사용의 용이성 및 이미징 효율성이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법 및 단층 촬영 이미징 방법에 따르면, 대상물에 대한 방사선량이 이미지 잡음값 요건을 만족시키는 최소값으로 감소된다. 따라서, 대상물이 필요 이상으로 노출되는 문제점이 방지될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 X선 CT 장치에 따르면, 이미지 잡음값 요건을 만족시키는 X선 단층 촬영 이미지를 최소의 X선 선량으로 획득할 수 있다. 따라서, 안전성이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은, 첨부 도면에 예시된 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예의 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명은 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법(tomographic imaging scan condition determining method), 단층 촬영 이미징 방법 및 X선 CT(X-ray computed tomography)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 이미지 잡음의 허용값에 대해 과도하거나 또는 부족하게 되지 않으면서 방사선량(radiation dose)을 결정할 수 있는 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법, 단층 촬영 이미징 방법 및 X선 CT 장치에 관한 것이다.
도 1은 통상적인 X선 선량 결정 프로세스의 일례에 대한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 X선 CT 장치를 도시하는 블록도이다.
도 3은 X선 튜브, 시준기 및 다중 검출기를 도시하는 개략도이다.
도 4는 선량 보정 계수 테이블의 내용을 도시하는 설명도이다.
도 5는 도 2의 X선 CT 장치에 의한 X선 단층 촬영 이미징 프로세스의 흐름도이다.
첨부 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 기술할 것이다. 본 발명은 그것에 제한되는 것이 아님을 알아야 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 X선 CT 장치의 블록도이다.
X선 CT 장치(100)는 작동 콘솔(operating console)(1), 이미징 테이블(10) 및 스캔 받침대(scan gantry)(20)를 포함한다.
작동 콘솔(1)은 조작자에 의해 공급된 명령 또는 정보 입력을 수신하는 입력 장치(2)와, 나선형 스캔을 위해 요구되는 X선 선량을 임시 결정하는 프로세스를 포함하는 X선 단층 촬영 이미징 프로세스를 실행하는 중앙 처리 장치(3)와, 이미징테이블(10) 및 스캔 받침대(20)와 제어 신호 등을 교환하는 제어 인터페이스(4)와, 스캔 받침대(20)에서 획득된 데이터를 수집하는 데이터 수집 버퍼(5)와, 데이터로부터 복원된 X선 단층 촬영 이미지를 디스플레이하는 CRT(6)와, 프로그램, 데이터 및 X선 단층 이미지를 저장하는 저장 장치(7)와, 임시 결정된 X선 선량을 보정하기 위한 선량 보정 계수를 저장하는 선량 보정 계수 테이블(8)을 포함한다.
스캔 받침대(20)는 X선 튜브(21)와, X선 제어기(22)와, 시준기(23)와, 시준기 제어기(24)와, (도 3에서 SC로 표시된 바와 같은) 스캔 중심 주변에서 X선 튜브(21)를 회전시키는 회전 제어기(26)와, 평행하게 배열된 4 개의 검출기 행을 갖는 다중 검출기(27)와, 다중 검출기(27)로부터 추출된 데이터를 수집하는 데이터 수집부(28)를 포함한다.
도 3은 X선 튜브(21), 시준기(23) 및 다중 검출기(27)를 도시하는 개략도이다.
X선 튜브(21)로부터 방사된 X선은 시준기(23)의 개구 S를 통과한 후 평탄한 X선 빔 Xr 내로 형성되며, 다중 검출기(27)의 제 1 내지 제 4 검출기 행(27A-27D) 위에 충돌된다.
시준기(23)의 개구 S의 개방 폭 및 위치는 중앙 처리 장치(3)로부터의 명령에 기초하여 시준기 제어기(24)에 의해 조정된다.
스캔 중심 SC에서의 X선 빔 Xr의 폭을 X선 빔 폭 Xo라고 부른다. 제 1 검출기 행(27A) 위에 충돌하는, X선 빔 폭 Xo의 일부의 폭은 제 1 슬라이스 두께 Ao이고, 제 2 검출기 행(27B) 위에 충돌하는 일부의 폭은 제 2 슬라이스 두께 Bo이고, 제 3 검출기 행(27C) 위에 충돌하는 일부의 폭은 제 3 슬라이스 두께 Co이고, 제 4 검출기 행(27D) 위에 충돌하는 일부의 폭은 제 4 슬라이스 두께 Do이다.
도 4는 선량 보정 계수 테이블(8)의 내용을 도시하는 설명도이다. 도시된 테이블은 이미지 두께 IT = 5mm에 대응한다. 선택될 수 있는 다른 이미지 두께 IT에 대한 계수가 동일한 포맷으로 저장된다.
테이블(8)에서, 선량 보정 계수는 이미징 테이블(10)의 이동 속도[mm/회전] 및 스캔 중심 SC에서의 X선 빔 폭 Xo[mm] 각각에 대해 사전에 저장된다. 선량 보정 계수는 참조값에 기초하여 승산 계수와 X선 선량을 승산하는 것을 나타내며, 참조값은 슬라이스 두께 Th = IT를 갖는 표준 대상물의 CT 값 분포를 모방하는 팬톰 상의 단일 슬라이스 CT에 의한 축 스캔 수행시의 X선 선량이고, X선 선량은 축 스캔에서와 등가의 이미지 잡음값을 갖도록 다중 검출기(27)를 이용하는 이미지 두께 IT를 갖는 나선형 스캔에 의해 X선 단층 촬영 이미지를 획득하기 위한 X선 선량이다.
일반적으로, 이미징 테이블(10)의 이동 속도가 작아짐에 따라(즉, 도 4에서의 "번호"가 작아짐에 따라), X선 단층 촬영 이미지의 이미지 품질이 향상된다. 한편, 이미징 테이블(10)의 이동 속도가 커짐에 따라(즉, 도 4에서 "번호"가 커짐에 따라), 방사 시간이 감소된다.
도 5는 도 2의 X선 CT 장치(100)에 의한 X선 단층 촬영 이미징 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
단계 ST1에서, 조작자는 이미지 두께 IT를 선택한다. 예를 들어, 5mm의 이미지 두께 IT가 선택된다. 이미지 두께 IT의 조절은, 예를 들면 제 1 내지 제 4 검출기 행(27A-27D)으로부터 추출된 데이터를 조합하기 위한 가중치(weighting), 스캔 중심 SC에서의 X선 빔 폭 Xo, 이미징 테이블(10)의 이동 속도 중 하나를 변경함으로써 수행된다. 다중 검출기를 포함하는 X선 CT 장치에 의해 수집된 데이터를 보간하는데 사용하기 위한 가중 함수를 변경함으로써 이미지 두께를 조절하는 기법에 대해서는, 예를 들면 일본 특허 출원 공개 제 H9-238935 호에 개시되어 있다.
단계 ST2에서, 바람직한 이미지 잡음값을 갖는 이미지 슬라이스 두께 IT와 동일한 슬라이스 두께를 갖도록 축 스캔을 수행함으로써 X선 단층 촬영 이미지를 획득하기 위한 X선 선량 scan_mAs가, 도 1을 참조하여 위에서 기술된 X선 선량 결정 프로세스와 같은 단일 슬라이스 CT X선 선량 결정 알고리즘에 기초하여 임시 결정된다. 예를 들어, X선 선량은 scan_mAs = 200[mAs]로 임시 결정된다.
단계 ST3에서, 조작자는 수행될 나선형 스캔을 위해 스캔 프로토콜을 선택한다. 예를 들어, 7.5[mm/회전]의 이미징 테이블(10)의 이동 속도 및 2.5[mm]의 X선 빔 폭 Xo가 선택된다.
단계 ST4에서, 테이블 이동 속도 및 X선 빔 폭 Xo에 대응하는 선량 보정 계수가, 선택된 이미지 두께 IT를 매칭시키는 선량 보정 계수 테이블(8)로부터 판독된다. 상기 예에서, 도 4의 선량 보정 계수 테이블(8)에서의 번호 1에 대응하는, 0.68의 선량 보정 계수가 판독된다.
단계 ST5에서, 단계 ST2에서 결정된 X선 선량 scan_mAs와 판독된 선량 보정계수를 승산하여 X선 선량을 보정한다. 상기 예에서, X선 선량 200[mAs] x 0.68로부터 136[mAs]의 보정된 X선 선량 scan_mAs가 획득된다.
단계 ST6에서, 조작자는 보정된 X선 선량 scan_mAs에 따라 튜브 전류 및 방사 시간 중 적어도 하나를 지정하여, 단층 촬영 이미징 스캔 조건을 결정한다. (스캔 조건은 조작자에 의한 개입없이 자동으로 결정될 수 있다.) 예를 들어, 튜브 전류가 100[mAs]로 지정되는 경우, 방사 시간은 1.36[s]로서 결정된다. 방사 시간이 0.8[s]로 지정되는 경우, 튜브 전류는 170[mAs]로서 결정된다. 튜브 전류가 선택적으로 지정되는 경우, X선 튜브(21)가 과부하되어 수명이 단축되는 것이 확실히 방지될 수 있다. 방사 시간이 선택적으로 지정되는 경우, 몸체 이동이 이미지 품질 등에 미치는 영향을 고려하여 스캔 시간이 조절될 수 있다.
단계 ST7에서, 결정된 단층 촬영 이미징 스캔 조건에 기초하여 사전정의된 사이트를 이미징하기 위해 나선형 스캔이 수행되며, 이미지 두께 IT를 갖는 X선 단층 촬영 이미지를 생성하여 디스플레이한다.
전술한 X선 CT 장치(100)에 따르면, 나선형 스캔에 의해 획득된 X선 단층 촬영 이미지의 이미지 잡음값이 허용값에 대해 과도하거나 또는 부족하게 되지 않도록, 단일 슬라이스 CT X선 선량 결정 알고리즘에 의해 임시 결정된 방사선량이 보정된다. 따라서, 대상물에 대한 X선 노출이 최소로 감소될 수 있다. 본 발명의 정신 및 영역을 벗어나지 않고서도 본 발명의 매우 다양한 실시예들이 구성될 수 있다. 본 발명은 첨부된 특허 청구 범위에 정의된 것을 제외하고는, 본 명세서에서 기술된 특정 실시예에 한정되지 않음을 알아야 한다.

Claims (16)

  1. 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법(tomographic imaging scan condition determining method)에 있어서,
    평행하게 배열된 다수의 검출기 행(detector row)을 갖는 다중 검출기(multi-detector)를 포함하는 CT 장치에 의한 나선형 스캔(helical scan)에 의해 이미지 두께를 갖는 단층 촬영 이미지가 생성될 때, 단일 슬라이스 CT 방사선량 결정 알고리즘(single-slice CT radiation dose determining algorithm)을 이용하여 단일 슬라이스 CT에 의해 상기 단층 촬영 이미지를 획득시 방사선량(radiation dose)을 임시(provisionally) 결정하는 단계와,
    상기 나선형 스캔을 수행함으로써 획득된 상기 단층 촬영 이미지의 이미지 잡음값(image noise value)이 허용값에 대해 과도하거나 또는 부족하게 되지 않도록 상기 방사선량을 보정하는 단계와,
    상기 보정된 방사선량에 대해 적합한 단층 촬영 이미징 스캔 조건을 결정하는 단계를 포함하는
    단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법.
  2. 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법에 있어서,
    평행하게 배열된 다수의 검출기 행을 갖는 다중 검출기를 포함하는 CT 장치에 의한 나선형 스캔에 의해 생성될 단층 촬영 이미지의 이미지 두께를 선택하는 단계와,
    단일 슬라이스 CT 방사선량 결정 알고리즘을 이용하여 단일 슬라이스 CT에 의해 상기 이미지 두께를 갖는 상기 단층 촬영 이미지를 획득시 방사선량을 임시 결정하는 단계와,
    수행될 상기 나선형 스캔의 스캔 조건을 선택하는 단계와,
    상기 스캔 조건에서 상기 나선형 스캔을 수행함으로써 획득된 상기 단층 촬영 이미지의 이미지 잡음값이 허용값에 대해 과도하거나 또는 부족하게 되지 않도록 상기 임시 결정된 방사선량을 소정의 방사선량으로 보정하는 단계와,
    상기 보정된 방사선량에 대해 적합한 단층 촬영 이미징 스캔 조건을 결정하는 단계를 포함하는
    단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 보정된 방사선량을 갖는 방사선을 방사하기 위해, 방사 소스에 공급될 전류 또는 방사 시간을 선택적으로 지정하는 단계를 포함하는 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    이미지 복원을 위한 상기 다중 검출기 행의 데이터 조합시의 가중 함수(weighting function), 방사 빔 폭, 대상물을 위치시키기 위한 이미징 테이블의 이동 속도 중 적어도 하나를 변경함으로써 상기 이미지 두께를 조절하는 단계를 포함하는 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법.
  5. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    참조값에 기초한 선량 보정 계수(dose correction factor)로 상기 방사선량을 보정하는 단계―상기 참조값은 상기 이미지 두께와 동일한 슬라이스(slice) 두께로 축 스캔(axial scan) 수행시의 방사선량임 ―를 포함하는 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법.
  6. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 정의된 바와 같은 상기 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법에 의해 결정된 상기 단층 촬영 이미징 스캔 조건에서 나선형 스캔을 수행함으로써 단층 촬영 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 단층 촬영 이미징 방법.
  7. 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법에 있어서,
    평행하게 배열된 다수의 검출기 행을 갖는 다중 검출기를 포함하는 X선 CT 장치에 의한 나선형 스캔에 의해 이미지 두께를 갖는 X선 단층 촬영 이미지가 생성될 때, 단일 슬라이스 CT X선 선량 결정 알고리즘을 이용하여 단일 슬라이스 CT에 의해 상기 X선 단층 촬영 이미지를 획득시 X선 선량을 임시 결정하는 단계와,
    수행될 상기 나선형 스캔에 대한 스캔 조건을 선택하는 단계와,
    상기 스캔 조건에서 상기 나선형 스캔을 수행함으로써 획득된 상기 X선 단층 촬영 이미지의 이미지 잡음값이 허용값에 대해 과도하거나 또는 부족하게 되지 않도록 상기 X선 선량을 소정의 X선 선량으로 보정하는 단계와,
    상기 보정된 X선 선량에 대해 적합한 단층 촬영 이미징 스캔 조건을 결정하는 단계를 포함하는
    단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 보정된 X선 선량을 갖는 X선을 방사하기 위해, X선 튜브 전류(tube current) 또는 방사 시간을 선택적으로 지정하는 단계를 포함하는 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    참조값에 기초한 선량 보정 계수로 상기 X선 선량을 보정하는 단계―상기 참조값은 상기 이미지 두께와 동일한 슬라이스 두께로 축 스캔 수행시의 X선 선량임 ―를 포함하는 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    참조값에 기초하여 승산 계수와 X선 선량을 승산하는 것을 나타내는 선량 보정 계수를 획득하는 단계―상기 참조값은 바람직한 이미지 두께와 동일한 슬라이스 두께를 갖는 표준 대상물의 CT 값 분포를 모방하는 팬톰(phantom) 상의 단일 슬라이스 CT에 의한 축 스캔 수행시의 X선 선량이고, 상기 X선 선량은 상기 축 스캔에서와 등가의 이미지 잡음값을 갖는 다중 검출기를 이용하는 나선형 스캔에 의해 X선 단층 촬영 이미지를 획득하기 위한 X선 선량임―와,
    상기 임시 결정된 X선 선량을 상기 선량 보정 계수와 승산함으로써 상기 X선 선량을 보정하는 단계를 포함하는
    단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법.
  11. 제 7 항, 제 8 항, 제 9 항 또는 제 10 항에 정의된 바와 같은 상기 단층 촬영 이미징 스캔 조건 결정 방법에 의해 결정된 상기 단층 촬영 이미징 스캔 조건에서 나선형 스캔을 수행함으로써 X선 단층 촬영 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 단층 촬영 이미징 방법.
  12. X선 CT 장치에 있어서,
    X선 방사를 위한 X선 튜브와,
    평행하게 배열된 다수의 검출기 행을 갖는 다중 검출기와,
    이미지 두께를 갖는 X선 단층 촬영 이미지가 상기 다중 검출기를 이용한 나선형 스캔에 의해 생성될 때, 단일 슬라이스 CT X선 선량 결정 알고리즘을 이용하여 단일 슬라이스 CT에 의해 상기 X선 단층 촬영 이미지를 획득시 X선 선량을 임시 결정하는 X선 선량 임시 결정 수단과,
    상기 나선형 스캔을 수행함으로써 획득된 상기 X선 단층 촬영 이미지의 이미지 잡음값이 허용값에 대해 과도하거나 또는 부족하게 되지 않도록 상기 임시 결정된 X선 선량을 소정의 X선 선량으로 보정하는 X선 선량 보정 수단과,
    상기 보정된 X선 선량을 따르는 상기 나선형 스캔의 제어를 수행하는 스캔 제어 수단을 포함하는
    X선 CT 장치.
  13. X선 CT 장치에 있어서,
    X선 방사를 위한 X선 튜브와,
    평행하게 배열된 다수의 검출기 행을 갖는 다중 검출기와,
    상기 다중 검출기를 이용한 나선형 스캔에 의해 생성될 X선 단층 촬영 이미지의 이미지 두께를 선택하는 이미지 두께 선택 수단과,
    단일 슬라이스 CT X선 선량 결정 알고리즘을 이용하여 단일 슬라이스 CT에 의해 상기 이미지 두께를 갖는 상기 X선 단층 촬영 이미지를 획득시 X선 선량을 임시 결정하는 X선 선량 임시 결정 수단과,
    수행될 상기 나선형 스캔에 대한 스캔 조건을 선택하는 스캔 조건 선택 수단과,
    상기 스캔 조건에서 상기 나선형 스캔을 수행함으로써 획득된 상기 X선 단층 촬영 이미지의 이미지 잡음값이 허용값에 대해 과도하거나 또는 부족하게 되지 않도록 상기 임시 결정된 X선 선량을 소정의 X선 선량으로 보정하는 X선 선량 보정 수단과,
    상기 보정된 X선 선량을 따르는 상기 나선형 스캔의 제어를 수행하는 스캔 제어 수단을 포함하는
    X선 CT 장치.
  14. X선 CT 장치에 있어서,
    X선 방사를 위한 X선 튜브와,
    평행하게 배열된 다수의 검출기 행을 갖는 다중 검출기와,
    상기 다중 검출기를 이용한 나선형 스캔에 의해 생성될 X선 단층 촬영 이미지의 이미지 두께를 선택하는 이미지 두께 선택 수단과,
    단일 슬라이스 CT X선 선량 결정 알고리즘을 이용하여 단일 슬라이스 CT에 의해 상기 이미지 두께를 갖는 상기 X선 단층 촬영 이미지를 획득시 X선 선량을 임시 결정하는 X선 선량 임시 결정 수단과,
    수행될 상기 나선형 스캔에 대한 스캔 조건을 선택하는 스캔 조건 선택 수단과,
    각 이미지 두께 및 각 스캔 조건에 대한 선량 보정 계수를 저장하는 선량 보정 계수 테이블과,
    상기 선택된 이미지 두께 및 스캔 조건에 대응하는 선량 보정 계수를 상기 보정 계수 테이블로부터 판독하고 상기 임시 결정된 X선 선량과 상기 선량 보정 계수를 승산함으로써 상기 임시 결정된 X선 선량을 보정하는 선량 보정 수단과,
    상기 보정된 X선 선량을 따르는 상기 나선형 스캔의 제어를 수행하는 스캔 제어 수단을 포함하는
    X선 CT 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 선량 보정 계수 테이블은 선택될 수 있는 다수의 이미지 두께에 대응하여 생성되며 참조값에 기초하여 승산 계수와 X선 선량을 승산하는 것을 나타내는 선량 보정 계수를 저장하고, 상기 참조값은 바람직한 이미지 두께와 동일한 슬라이스 두께를 갖는 표준 대상물의 CT 값 분포를 모방하는 팬톰 상의 단일 슬라이스 CT에 의한 축 스캔 수행시의 X선 선량이며, 상기 X선 선량은 상기 축 스캔에서와 등가의 이미지 잡음값을 갖는 상기 다중 검출기를 이용하는 나선형 스캔에 의한 X선 단층 촬영 이미지 획득을 위한 X선 선량인 X선 CT 장치.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 선량 보정 계수 테이블은 이미징 테이블의 이동 속도 및 스캔 중심에서의 X선 빔 폭 각각에 대한 선량 보정 계수를 저장하는 X선 CT 장치.
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