KR20020047022A - 방사선 단층 촬상 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
스캐닝 동안 슬라이스 두께가 동적으로 스위칭될 수 있고, 방사선의 방사 중심이 대상물의 운반 방향으로 임의로 이동될 수 있는 방사선 단층 촬상 장치 및 방법(radiation tomographic imaging apparatus and method)이 제공된다. X선관(X-ray tube)(20)의 방사 중심을 z 방향으로 이동시킬 수 있는 X선관 이동 섹션(21)과, 개방성이 조절될 수 있는 개구를 가지며, 방사된 X선을 소정의 폭 및 두께를 갖는 X선 빔(5)으로 형성하여, X선 빔(5)으로 검출기 소자 어레이(23) 상의 원하는 영역을 조사(irradiate)하는 시준기(collimator(22)와, 제어 신호(CTL303)에 응답하여 스캐닝 동안 검출기 소자 어레이(23) 내의 검출기 소자 행으로부터 공급된 검출 신호 입력을 다양한 조합으로, 동적으로 선택 또는 가산하는 데이터 수집 섹션(24)과, X선관(20)의 방사 중심을 변경하기 위한 중앙 처리 장치(30)가 제공되며, 시준기(22) 내 개구의 개방성 및 데이터 수집 섹션(24)에 의해 수집될 데이터는 입력 장치(31)를 통한 상태 정보 입력에 대응한다.
Description
본 발명은 방사선 단층 촬상 장치 및 방법(radiation tomographic imaging apparatus and method)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 폭 및 두께를 갖는 방사선 빔이 통과하는 영역의 멀티 슬라이스 단층 이미지(multi-slice tomographic image)를 생성하는 방사선 단층 촬상 장치 및 방법에 관한 것이다.
알려진 방사선 단층 촬상 장치는, 예를 들면 방사선을 위해 X선을 이용하는 X선 CT(computed tomography) 장치를 포함한다. X선 CT 장치에서, X선 생성을 위해 X선관을 이용한다.
X선 CT 장치는 (대상물을 스캐닝하기 위해) 방사선 방사/검출 시스템, 즉 X선 방사/검출 시스템을 대상물 부근에서 회전시키고, 대상물을 둘러싸는 다수의 뷰(view) 방향에서 X선에 의한 대상물의 투영 데이터를 측정하여, 투영 데이터에 근거한 단층 이미지를 생성(재구성)한다.
X선 방사/검출 시스템 내의 X선 방사 장치는 촬상될 영역을 포함하는 폭 및 소정의 두께를 갖는 X선 빔을 폭에 수직인 방향으로 방사한다.
X선 빔의 두께는 시준기 내의 X선 통과 개방부(개구)의 개방성을 제어함으로써 변화될 수 있고, 따라서 하나의 뷰에 대한 슬라이스 두께도 조절될 수 있다.
X선 방사/검출 시스템 내의 X선 검출 장치는 다수(예를 들면, ca. 1,000)의 X선 검출기 소자가 X선 빔의 폭 방향에서의 선형 어레이(이하에서는 때때로 검출기 소자 행이라고 지칭함) 내에 배열되는 멀티 채널 X선 검출기에 의해 X선을 검출한다.
멀티 채널 X선 검출기는 X선 빔의 폭 방향에서 X선 빔의 폭과 동일한 길이(즉, 폭)를 갖는다. 또한, 멀티 채널 X선 검출기는 X선 빔의 두께 방향에서 X선 빔의 두께보다 큰 길이(즉, 두께)를 갖는다.
그러한 멀티 채널 X선 검출기는 예를 들면, X선 빔의 두께 방향(즉, 대상물을 X선 조사 공간으로 운반하는 방향(몸체 축 방향))에서 나란히 배열되는 다수의 검출기 소자 행을 포함하여, 다수의 검출기 소자 행이 X선 빔을 동시에 수신하도록 한다.
그러한 X선 검출기는 한 번의 스캔에서 다수의 슬라이스에 대한 모든 X선 검출 신호를 획득할 수 있으므로, 우수한 효율성으로 멀티 슬라이스 스캔을 수행하는 X선 검출기로서 사용된다.
그러한 X선 검출기에서, 각각의 X선 검출기 소자 행은 최소 슬라이스 두께(예를 들면, 1 mm)와 동일한 두께(X선 빔의 두께 방향에서의 길이)를 갖도록 구성되고, 예를 들어 그러한 행 중 수 개 내지 수 십개는 X선 빔의 두께 방향에서 나란히 배열되어, X선 검출기 소자 행에 의해 검출된 신호가 동일한 인덱스를 갖는 채널에서 임의로 조합될 수 있도록 한다.
그러한 X선 검출기를 포함하는 X선 CT 장치에서, 멀티 슬라이스 스캔은 예를 들면, 중앙의 3 개의 검출기 소자 행을 이용함으로써, 각각 1 mm의 슬라이스 두께를 갖는 3 개의 슬라이스에 대해 동시에 수행된다.
이와 달리, 멀티 슬라이스 스캔은 인접한 행의 쌍을 조합하여 3 세트의 검출기 소자 행을 형성하도록 중앙의 6 개의 검출기 소자 행을 이용함으로써, 각각 2 mm의 슬라이스 두께를 갖는 3 개의 슬라이스에 대해 동시에 수행된다.
마찬가지로, 멀티 슬라이스 스캔은 슬라이스 두께와 슬라이스 수를 승산한 것과 동일한 수의 다수의 검출기 소자 행을 이용하고, 슬라이스 두께와 동일한 수의 다수의 인접한 검출기 소자 행의 신호를 조합하여, 슬라이스 수와 동일한 수의 다수의 검출기 소자 행 세트를 형성함으로써, 각각 상이한 두께를 갖는 다수의 슬라이스에 대해 동시에 수행된다.
비록, X선 CT 장치와 같은 통상적인 방사선 단층 촬상 장치는 전술한 바와 같이 슬라이스 두께를 변화시킬 수 있지만, 단층 촬상은 스캐닝 동안 사전지정된 값으로 고정된 슬라이스 두께로 수행될 수 있고, 슬라이스 두께는 스캐닝 동안 동적으로 스위칭될 수 없다.
더욱이, 통상적인 방사선 단층 촬상 장치에서는 X선 검출기에서의 전체 검출기 소자 행 세트의 중심 부근의 일부가 공통적으로 사용되고, 측면에 보다 근접한 부분들은 사용되지 않는다.
즉, 통상적인 방사선 단층 촬상 장치는 장치대(cradle) 상에 위치된 대상물을 방사선 조사 공간으로 운반하는 방향(일반적으로, 대상물의 몸체 축 방향)에서 방사선 방사 중심을 의도적으로 이동시킬 수 없다.
슬라이스 두께는 스캐닝 동안 동적으로 스위칭될 수 없고, 방사선 방사 중심은 멀티 슬라이스 스캔을 수행하는 방사선 단층 촬상 장치 내의 대상물의 몸체 축 방향에서 임의로 이동될 수 없기 때문에, 예를 들면 CT 플루오르(fluoro)(플루오르그래피(fluorography)) 촬상을 수행시에 다음과 같은 문제점이 발생된다.
CT 플루오르 촬상을 수행하기 위해, 장치대 상에 위치된 대상물은 X선 조사 공간 내에 정확하게 위치지정되어야 하며, 검사될 사이트에 도달하기 위해 대상물 내로 바늘이 삽입되어야 한다.
바늘을 삽입시, CT에 의해 바늘의 끝이 검사될 사이트에 도달되었음이 확실하게 확인될 수 있지만, 통상적인 방사선 단층 촬상 장치에서의 대상물의 몸체 이동으로 인해 장치대 상에 위치된 대상물의 위치가 시프트될 때, 장치대는 장치대를 X선 조사 공간으로 운반하는 방향에서 또는 위치의 미세 조절을 위해 반대 방향에서 이동되어야 하고, 대상물은 예를 들면, 바늘이 삽입될 때 위험하게 될 수 있다.
본 발명은 이러한 상황에 비추어 행해진 것으로서, 그 목적은 슬라이스 두께가 스캐닝 동안 동적으로 스위칭될 수 있고, 방사선 방사 중심이 대상물 운반 방향에서 임의로 이동될 수 있어, 안전하고 높은 정확성으로 단층 촬상을 가능하게 하는 방사선 단층 촬상 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 1 측면에서의 방사선 단층 촬상 장치는 방사선 빔을 방사할 수 있고 제어 신호에 응답하여 방사선 빔에 의해 조사된 범위를 변경할 수 있는 방사선 방사 수단과, 방사선 빔의 충돌 방향에서 대향하는 조사 표면을 갖는 다수의 방사선 검출기 소자를 포함하는 검출기 소자 어레이―이 어레이에서 방사선 검출기 소자는 2 개의 상호 수직 방향 중 한 방향에서 배열되어 검출기 소자 행을 형성하고, 다수의 검출기 소자 행은 2 개의 상호 수직 방향 중 다른 방향에서 나란히 배열됨―와, 조사 범위 정보를 수신하고 그러한 정보에 대응하여 방사선 방사 수단에 제어 신호를 출력하는 제어 수단과, 조사 범위 정보에 대응하여 검출기 소자 어레이에 의해 검출된 다수의 뷰에 대한 방사선 검출 신호에 근거해, 방사선 빔이 통과하는 영역의 멀티 슬라이스 단층 이미지를 생성하는 단층 이미지 생성 수단을 포함한다.
더욱이, 본 발명의 제 1 측면에서, 방사선 단층 촬상 장치는 방사선 조사 공간으로 운반된 대상물 부근에서 방사선 방사 수단 및 검출기 소자 어레이를 회전시키는 회전 수단을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 제 1 측면에서, 방사선 단층 촬상 장치는 단층 이미지 생성 수단에 의해 생성된 단층 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 수단을 더 포함한다.
본 발명의 제 2 측면에서의 방사선 단층 촬상 장치는 방사선 빔을 방사할 수 있고 제 1 제어 신호에 응답하여 방사선 빔에 의해 조사된 범위를 변경할 수 있는 방사선 방사 수단과, 방사선 빔의 충돌 방향에서 대향하는 조사 표면을 갖는 다수의 방사선 검출기 소자를 포함하는 검출기 소자 어레이―이 어레이에서 방사선 검출기 소자는 2 개의 상호 수직 방향 중 한 방향에서 배열되어 검출기 소자 행을 형성하고, 다수의 검출기 소자 행은 2 개의 상호 수직 방향 중 다른 방향에서 나란히 배열됨―와, 제 2 제어 신호에 응답하여 검출기 소자 어레이 내의 검출기 소자 행으로부터의 검출 신호를 선택 또는 다양하게 조합함으로써 원하는 데이터를 수집하는 데이터 수집 수단과, 조사 범위 정보를 수신하고 그 정보에 대응하여 방사선 방사 수단에 제 1 제어 신호를 출력하고 데이터 수집 수단에 제 2 제어 신호를 출력하는 제어 수단과, 조사 범위 정보에 대응하여 검출기 소자 어레이에 의해 검출되고 데이터 수집 수단에 의해 수집된 다수의 뷰에 대한 방사선 검출 신호에 근거해,방사선 빔이 통과하는 영역의 멀티 슬라이스 단층 이미지를 생성하는 단층 이미지 생성 수단을 포함한다.
더욱이, 본 발명의 제 2 측면에서, 방사선 단층 촬상 장치는 방사선 조사 공간으로 운반된 대상물 부근에서 방사선 방사 수단 및 검출기 소자 어레이를 회전시키는 회전 수단을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 제 2 측면에서, 방사선 단층 촬상 장치는 단층 이미지 생성 수단에 의해 생성된 단층 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 수단을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 제 2 측면에서, 데이터 수집 수단은 제 2 제어 신호에 응답하여 검출기 소자 어레이 내의 검출기 소자 행으로부터의 검출 신호를 선택 또는 다양하게 조합함으로써 원하는 데이터를 수집하는 스위칭 수단과, 스위칭 수단으로부터의 데이터를 디지털 데이터로 변환한 후, 그 디지털 데이터를 단층 이미지 생성 수단으로 출력하는 변환 수단을 포함한다.
그 외에도, 본 발명의 제 2 측면에서, 데이터 수집 수단은 검출기 소자 어레이 내의 검출기 소자 행으로부터의 검출 신호를 디지털 데이터로 변환하는 변환 수단과, 제 2 제어 신호에 응답하여 변환 수단으로부터의 디지털 데이터를 선택 또는 다양하게 조합함으로써 원하는 데이터를 수집한 후, 그 데이터를 단층 이미지 생성 수단으로 출력하는 스위칭 수단을 포함한다.
본 발명의 제 3 측면에서의 방사선 단층 촬상 장치는 방사선을 방사하는 방사선관(radiation tube)과, 방사선관에 의해 방사된 방사선을 방사선 빔으로 형성하여 방사선 빔을 방사할 수 있고 제 1 제어 신호에 응답하여 방사선 빔에 의해 조사된 범위를 변경할 수 있는 시준기와, 방사선 빔의 충돌 방향에서 대향하는 조사 표면을 갖는 다수의 방사선 검출기 소자를 포함하는 검출기 소자 어레이―이 어레이에서 방사선 검출기 소자는 2 개의 상호 수직 방향 중 한 방향에서 배열되어 검출기 소자 행을 형성하고, 다수의 검출기 소자 행은 2 개의 상호 수직 방향 중 다른 방향에서 나란히 배열됨―와, 제 2 제어 신호에 응답하여 2 개의 상호 수직 방향 중 다른 방향에서 방사선관의 방사 중심을 이동시킬 수 있는 방사선관 이동 수단과, 방사선 조사 범위 정보를 수신하고 그 정보에 대응하여 시준기에 제 1 제어 신호를 출력하고 방사선관 이동 수단에 제 2 제어 신호를 출력하는 제어 수단과, 조사 범위 정보에 대응하여 검출기 소자 어레이에 의해 검출된 다수의 뷰에 대한 방사선 검출 신호에 근거해, 방사선 빔이 통과하는 영역의 멀티 슬라이스 단층 이미지를 생성하는 단층 이미지 생성 수단을 포함한다.
더욱이, 본 발명의 제 3 측면에서, 방사선 단층 촬상 장치는 방사선 조사 공간으로 운반된 대상물 부근에서 방사선관, 시준기 및 검출기 소자 어레이를 회전시키는 회전 수단을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 제 3 측면에서, 방사선 단층 촬상 장치는 단층 이미지 생성 수단에 의해 생성된 단층 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 수단을 더 포함한다.
본 발명의 제 4 측면에서의 방사선 단층 촬상 장치는 방사선을 방사하는 방사선관과, 방사선관에 의해 방사된 방사선을 방사선 빔으로 형성하여 방사선 빔을방사할 수 있고 제 1 제어 신호에 응답하여 방사선 빔에 의해 조사된 범위를 변경할 수 있는 시준기와, 방사선 빔의 충돌 방향에서 대향하는 조사 표면을 갖는 다수의 방사선 검출기 소자를 포함하는 검출기 소자 어레이―이 어레이에서 방사선 검출기 소자는 2 개의 상호 수직 방향 중 한 방향에서 배열되어 검출기 소자 행을 형성하고, 다수의 검출기 소자 행은 2 개의 상호 수직 방향 중 다른 방향에서 나란히 배열됨―와, 제 2 제어 신호에 응답하여 2 개의 상호 수직 방향 중 다른 방향에서 방사선관의 방사 중심을 이동시킬 수 있는 방사선관 이동 수단과, 제 3 제어 신호에 응답하여 검출기 소자 어레이 내의 검출기 소자 행으로부터의 검출 신호를 선택 또는 다양하게 조합함으로써 원하는 데이터를 수집하는 데이터 수집 수단과, 방사선 조사 범위 정보를 수신하고 그 정보에 대응하여 시준기에 제 1 제어 신호를 출력하고 방사선관 이동 수단에 제 2 제어 신호를 출력하고 데이터 수집 수단에 제 3 제어 신호를 출력하는 제어 수단과, 조사 범위 정보에 대응하여 검출기 소자 어레이에 의해 검출되고 데이터 수집 수단에 의해 수집된 다수의 뷰에 대한 방사선 검출 신호에 근거해, 방사선 빔이 통과하는 영역의 멀티 슬라이스 단층 이미지를 생성하는 단층 이미지 생성 수단을 포함한다.
더욱이, 본 발명의 제 4 측면에서, 방사선 단층 촬상 장치는 방사선 조사 공간으로 운반된 대상물 부근에서 방사선관, 시준기 및 검출기 소자 어레이를 회전시키는 회전 수단을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 제 4 측면에서, 방사선 단층 촬상 장치는 단층 이미지 생성 수단에 의해 생성된 단층 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 수단을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 제 4 측면에서, 데이터 수집 수단은 제 3 제어 신호에 응답하여 검출기 소자 어레이 내의 검출기 소자 행으로부터의 검출 신호를 선택 또는 다양하게 조합함으로써 원하는 데이터를 수집하는 스위칭 수단과, 스위칭 수단으로부터의 데이터를 디지털 데이터로 변환한 후, 그 디지털 데이터를 단층 이미지 생성 수단으로 출력하는 변환 수단을 포함한다.
그 외에도, 본 발명의 제 4 측면에서, 데이터 수집 수단은 검출기 소자 어레이 내의 검출기 소자 행으로부터의 검출 신호를 디지털 데이터로 변환하는 변환 수단과, 제 3 제어 신호에 응답하여 변환 수단으로부터의 디지털 데이터를 선택 또는 다양하게 조합함으로써 원하는 데이터를 수집한 후, 그 데이터를 단층 이미지 생성 수단으로 출력하는 스위칭 수단을 포함한다.
본 발명의 제 5 측면에서의 방사선 단층 촬상 방법은 방사선 빔의 방사 방향에서 대향하는 조사 표면을 갖는 다수의 방사선 검출기 소자를 포함하는 검출기 소자 어레이―이 어레이에서 방사선 검출기 소자는 2 개의 상호 수직 방향 중 한 방향에서 배열되어 검출기 소자 행을 형성하고, 다수의 검출기 소자 행은 2 개의 상호 수직 방향 중 다른 방향에서 나란히 배열됨― 내의 제 1 범위로 방사선을 방사하는 단계와, 검출기 소자 어레이에 의해 검출된 다수의 뷰에 대한 방사선 검출 신호에 근거하여, 방사선 빔에 의해 조사된 제 1 범위의 멀티 슬라이스 단층 이미지를 생성하는 단계와, 검출기 소자 어레이 내의 제 1 범위보다 작은 제 2 범위에 방사선을 방사하는 단계와, 검출기 소자 어레이에 의해 검출된 다수의 뷰에 대한 방사선 검출 신호에 근거하여, 방사선 빔에 의해 조사된 제 2 범위의 멀티 슬라이스 단층 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 조사 범위 정보가, 예를 들면 입력 장치를 통해 입력되어 제어 수단에 공급된다.
제어 수단은 조사 범위 정보를 수신하고, 그 정보에 대응하여 제어 신호를 생성해, 제어 신호를 방사선 방사 수단에 출력한다.
방사선 방사 수단은 제어 신호에 대응하여 범위를 이용해 검출기 소자 어레이 상의 원하는 영역에 방사선 빔을 방사한다.
그 후, 단층 이미지 생성 수단은 조사 범위 정보에 대응하여 검출기 소자 어레이에 의해 검출된 다수의 뷰에 대한 방사선 검출 신호에 근거해, 방사선 빔이 통과하는 영역의 멀티 슬라이스 단층 이미지를 생성한다. 단층 이미지는, 예를 들면 디스플레이 수단 상에 디스플레이된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 슬라이스 두께는 스캐닝 동안 동적으로 스위칭될 수 있고, 방사선의 초점은 대상물 운반 방향에서 임의로 이동될 수 있다. 따라서, 안전하게 높은 정확성으로 단층 촬상을 수행할 수 있다는 이점을 얻을 수 있다.
본 발명의 또다른 목적 및 이점은 첨부 도면에 기술된 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 방사선 단층 촬상 장치로서 기능하는 X선 CT 장치의 전체 구성을 도시하는 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 방사선 단층 촬상 장치로서 기능하는 X선 CT 장치의 주요 부분의 제 1 실시예를 도시하는 시스템 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 검출기 소자 어레이의 구성예를 개략적으로 도시하는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 X선관, 시준기 및 검출기 소자 어레이 간의 상호 관계를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명에 따를 X선관, 시준기, 검출기 소자 어레이 및 대상물 간의 상호 관계를 도시하는 도면,
도 6은 제 1 실시예에 따른, 입력 장치로부터 공급된 상태 정보, 데이터 수집 섹션 내의 선택/가산 스위칭 회로에서의 데이터 수집 범위, 검출기 소자 행의 조합을 예시적으로 도시하는 도면,
도 7은 제 1 실시예의 동작을 설명하는 도면,
도 8은 본 발명에 따른 방사선 단층 촬상 장치로서 기능하는 X선 CT 장치의 주요 부분의 제 2 실시예를 도시하는 시스템 구성도,
도 9는 본 발명에 따른 방사선 단층 촬상 장치로서 기능하는 X선 CT 장치의 주요 부분의 제 3 실시예를 도시하는 시스템 구성도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2 : 스캔 갠트리3 : 조작 콘솔
4 : 촬상 테이블20 : X선관
22 : 시준기23 : 검출기 소자 어레이
24 : 데이터 수집 섹션25 : X선 제어기
26 : 시준기 제어기27 : 회전 섹션
28 : 회전 제어기30 : 중앙 처리 장치
31 : 입력 장치32 : 디스플레이 장치
33 : 저장 장치
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 기술할 것이다.
제 1 실시예
도 1은 본 발명에 따른 방사선 단층 촬상 장치로서 기능하는 X선 CT 장치의 전체 구성을 도시하는 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 방사선 단층 촬상 장치로서 기능하는 X선 CT 장치의 주요 부분의 제 1 실시예를 도시하는 시스템 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, X선 CT 장치(1)는 스캔 갠트리(scan gantry)(2), 조작 콘솔(3) 및 촬상 테이블(장치대)(4)를 포함한다.
스캔 갠트리(2)는 주요 구성 요소로서, X선관(20), X선관 이동 섹션(21), 시준기(22), 검출기 소자 어레이(23), 데이터 수집 섹션(24), X선 제어기(25), 시준기 제어기(26), 회전 섹션(27) 및 회전 제어기(28)를 포함한다.
이들 구성 요소 중에서, X선관(20), 시준기(22), X선 제어기(25) 및 시준기 제어기(26)는 본 발명에 따른 방사선 방사 수단을 구성한다.
X선관(20)은 X선 제어기(25)로부터의 제어 신호(CTL251)에 근거하여, 사전정의된 세기의 X선을 시준기(22) 쪽으로 방사한다.
X선관 이동 섹션(21)은, X선 제어기(25)로부터의 제어 신호(CTL252)에 응답하여 X선관(20)의 위치를, 특히 X선관(20)의 방사 중심을 대상물을 위치시키는 촬상 테이블(4)의 운반 방향(즉, 도 2에 도시된 바와 같이 이하 때로는 z 방향으로지칭될, 도 1의 도면 평면에 수직인 방향)에서 스캔 갠트리(2) 내의 X선 조사 공간(29)으로 및 X선 조사 공간(29)으로부터, 제어 신호(CTL252)의 명령에 대응하는 거리 만큼 이동시킨다.
일반적으로, X선관 이동 섹션(21)은 X선관(20)의 방사 중심을 z 방향에서의 검출기 소자 어레이(23)의 중심 위치에 대응하는 위치에 유지한다.
시준기(22)는 시준기 제어기(26)로부터의 제어 신호(261)에 근거하여, X선관(20)에 의해 방사된 X선을 소정의 폭 및 소정의 두께(슬라이스 두께)를 갖는 팬 형상(fan-shaped) X선 빔(5), 즉 팬 빔(fan beam)으로 형성함으로써, 팬 빔으로 검출기 소자 어레이(23) 상의 원하는 영역을 조사한다.
X선 빔(5)의 두께는 제어 신호(261)에 근거하여, 시준기(22) 내의 개구(221)에 대한 개방성 제어에 의해 정의된다.
시준기(22) 내의 개구(221)에 대한 개방성 제어는, 이하 기술될 조작 섹션(3)에 포함된 중앙 처리 장치(30)로부터의 제어 명령에 응답하여 시준기 제어기(26)에 의해, 스캐닝 동안 (즉, 회전 섹션(27)의 회전 동안) 임의의 폭을 갖도록 동적으로 스위칭된다.
검출기 소자 어레이(23)는 방사선 검출 소자로서 기능하는 X선 검출기 소자를 포함한다. X선 검출기 소자는 시준기(22)에 의해 정의된 바와 같은 팬 형상 X선 빔(5)의 폭(x 방향) 및 두께(z 방향)의 방향에서 어레이(매트릭스) 내에 배열된다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 검출기 소자 어레이(23)의 예시적인 구성을 도시한다.
검출기 소자 어레이(23)는 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 (ixj) X선 검출기 소자(231(i, j))가 2 차원 방식의 ixj 어레이(매트릭스) 내에 배열되는 멀티 채널, 멀티 행 X선 검출기로서 구성된다.
2 차원 방식으로 배열된 다수의 X선 검출기 소자(231(i, j))는 전체적으로 원통형 오목 표면(cylindrical concave surface)을 갖도록 구부려진 X선 충돌 표면을 형성한다.
심볼 'i'는 채널 인덱스를 나타내며, 예를 들면 i = 1 - 1,000이다. 심볼 'j'는 행 인덱스를 나타내며, 예를 들면 j = 1 - 16이지만, 본 실시예에서는 멀티 슬라이스 스캔을 달성하기 위해, 'j'는 4보다 작지 않게, 예를 들면 8로서 정의된다. 행의 수가 8인 예가 도 2에 도시되며, 행은 심볼 A - H로 표시된다.
X선 검출기 소자(231(i, j)) 각각은 예를 들면, 신틸레이터(scintillator)와 광다이오드(photodiode)의 조합에 의해 구성된다.
그러나, X선 검출기 소자(231(i, j))는 그러한 조합에 한정되지 않으며, 예를 들면 CdTe(cadmium-tellurium)를 이용한 반도체 X선 검출기 소자 또는 Xe(xenon) 가스를 이용한 이온 챔버(ion chamber) 타입의 X선 검출기 소자일 수 있다.
동일한 행 수 'j'를 갖는 X선 검출기 소자(231(i, j))가 검출기 소자 행을 구성한다. 다수의 검출기 소자 행이 서로 병렬로 나란히 배열된다.
도 4는 본 발명에 따른 X선관(20), 시준기(22) 및 검출기 소자 어레이(23)간의 상호 관계를 도시한다. 도 4a는 (z 방향에서) 앞면으로부터 본 도면이고, 도 4b는 (x 방향에서) 측면으로부터 본 도면이다.
도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, X선관(20)에 의해 방사된 X선은 시준기(22)에 의해 팬 형상 X선 빔(5)으로 형성되고, 팬 형상 X선 빔(5)은 검출기 소자 어레이(23) 위에 충돌한다.
도 4a는 팬 형상 X선 빔(5)의 범위, 즉 X선 빔(5)의 폭을 도시한다. X선 빔(5)의 폭 방향은 검출기 소자 어레이(23)에서의 채널 배열의 방향(i 방향)과 일치한다.
도 4b는 X선 빔(5)의 두께를 도시한다. X선 빔(5)의 두께 방향은 검출기 소자 어레이(23)에서의 검출기 소자 행 배열의 방향(j 방향)과 일치한다.
촬상 테이블(4) 상에 위치된 대상물(6)은 도 5에 예시적으로 도시된 바와 같이 X선 조사 공간(29)으로 운반되며, 대상물의 몸체 축은 X선 빔(5)의 팬 평면을 가로지른다.
따라서, X선 빔(5)에 의해 슬라이싱(slicing)된 대상물의 투영 이미지가 검출기 소자 어레이(23) 상으로 투영된다.
대상물(6)에 인가된 X선 빔(5)의 두께는, 전술한 바와 같이 시준기(22)의 개구(221)에 대한 개방성 제어에 의해 정의된다.
데이터 수집 섹션(24)은 검출기 소자 어레이(23) 내의 각각의 X선 검출기 소자(231(i, j))에 의해 검출된 데이터를 수집하고, 검출된 데이터를 조작 콘솔(3)에 출력한다.
도 2에 예시적으로 도시한 바와 같이, 데이터 수집 섹션(24)은 선택/가산 스위칭 회로(MUX, ADD)(241) 및 ADC(analog-digital converter)(242)로 이루어진다.
선택/가산 스위칭 회로(241)는, 이하에 기술된 조작 콘솔(3) 내의 중앙 처리 장치(30)로부터의 제어 신호(제 3 제어 신호)(CTL303)에 응답하여, 스캐닝 동안 검출기 소자 어레이(23) 내의 검출기 소자 행(예를 들면, 8 개의 행(A - H))으로부터 공급된 검출 신호 입력을 다양한 조합으로, 동적으로 선택 또는 가산한 후, 그 결과를 ADC(242)에 출력한다.
ADC(242)는 아날로그 신호 형태로 선택/가산 스위칭 회로(241)에서 임의의 조합으로 선택 또는 가산된 검출 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 디지털 신호를 조작 콘솔(3) 내의 중앙 처리 장치(30)에 출력한다.
X선 제어기(25)는 조작 콘솔(3) 내의 중앙 처리 장치(30)로부터의 제어 신호(CTL301)에 응답해, 제어 신호(CTL251)를 X선관(20)에 출력하여 X선 방사를 제어한다.
더욱이, X선 제어기(25)는, 조작 콘솔(3) 내의 중앙 처리 장치(30)로부터의 제어 신호(제 2 제어 신호)(CTL301)에 응답해, 제어 신호(CTL252)를 X선관 이동 섹션(21)에 출력하여 X선관(20)의 위치, 즉 X선관(20)의 방사 중심을, 대상물을 위치시키는 촬상 테이블(4) 운반 방향(즉, z 방향)에서 스캔 갠트리(2) 내의 X선 조사 공간(29)으로 및 공간(29)으로부터 명령된 거리 만큼 이동시킨다.
또한, 일반적으로 X선 제어기(25)는 X선관(20)의 방사 중심이 z 방향에서의 검출기 소자 어레이(23)의 중심 부분에 대응하도록 하는 위치에 X선관 이동섹션(21)을 유지한다.
시준기 제어기(26)는 조작 콘솔(3) 내의 중앙 처리 장치(30)로부터의 제어 신호(제 1 제어 신호)(CTL302)에 응답해, 제어 신호(CTL261)를 시준기(22)에 출력하여 시준기(22) 내 개구(221)의 개방성을 조절함으로써, X선관(20)에 의해 방사된 X선을 명령된 폭 및 두께(슬라이스 두께)를 갖는 팬 형상 X선 빔(5)으로 형성하여, X선 빔(5)으로 검출기 소자 어레이(23) 상의 원하는 영역을 조사한다.
회전 섹션(27)은 회전 제어기(28)로부터의 제어 신호(CTL28)에 근거하여 소정의 방향으로 회전한다. 회전 섹션(27) 상에는 X선관(20), X선 이동 섹션(21), 시준기(22), 검출기 소자 어레이(23), 데이터 수집 섹션(24), X선 제어기(25) 및 시준기 제어기(26)가 장착되며, 이들 구성 요소는 회전 섹션(27)이 회전함에 따라, X선 조사 공간(29)으로 운반된 대상물(6)에 대한 그들의 위치 관계를 변화시킨다.
회전 제어기(28)는 조작 콘솔(3) 내의 중앙 처리 장치(30)로부터의 제어 신호(CTL304)에 응답해, 제어 신호(CTL28)를 회전 섹션(27)에 출력하여 회전 섹션(27)을 소정의 방향으로 원하는 회수 만큼 회전시킨다.
조작 콘솔(3)은 주요 구성 요소로서, 제어 수단 및 단층 이미지 생성 수단으로서 기능하는 중앙 처리 장치(30)와, 입력 장치(31)와, 디스플레이 장치(32)와, 저장 장치(33)를 포함한다.
중앙 처리 장치(30)는, 예를 들면 마이크로컴퓨터로 이루어지며, 입력 장치(31)를 통해 입력된 명령에 응답하여, 제어 신호(CTL30b)를 촬상 테이블(4)에 출력하여 대상물(6)을 위치시키는 촬상 테이블(4)이 z 방향에서 스캔 갠트리(2) 내의 X선 조사 공간(29)으로 및 공간(29)으로부터 운반되도록 한다.
중앙 처리 장치(30)는 명령, 예를 들면 멀티 스캔을 시작하고, 입력 장치(31)를 통해 입력하라는 명령에 응답해, 제어 신호(CTL304)를 스캔 갠트리(2) 내의 회전 제어기(28)에 출력하여, X선관(20), X선관 이동 섹션(21), 시준기(22), 검출기 소자 어레이(23), 데이터 수집 섹션(24), X선 제어기(25) 및 시준기 제어기(26)가 장착되는 스캔 갠트리(2) 내의 회전 섹션(27)이 소정의 방향으로 명령된 회수 만큼 회전하도록 한다.
또한, 중앙 처리 장치(30)는 제어 신호(CTL301)를 X선 제어기(25)에 출력하여, 스캔 갠트리(2) 내의 X선관(20)이 X선을 방사하도록 한다.
더욱이, 입력 장치(31)를 통해 입력된 슬라이스 두께를 정의하기 위한 조사 범위 정보로서 기능하는 상태 정보에 응답해, 중앙 처리 장치(30)는 제어 신호(CTL301)를 X선 제어기(25)에 출력하여 X선관(20)의 방사 중심을, 대상물을 위치시키는 촬상 테이블(4)을 스캔 갠트리(2) 내의 X선 조사 공간(29)으로 및 공간(29)으로부터 운반하는 방향(즉, z 방향)에서 명령된 거리 만큼 이동시키고, 제어 신호(CTL302)를 시준기 제어기(26)에 출력하여 시준기(22)가 소정의 개방성으로 X선 빔(5)을 방사하도록 한다.
또한, 중창 처리 장치(30)는 입력 장치(31)를 통해 입력된 슬라이스 두께를 정의하기 위한 상태 정보에 응답해, 제어 신호(CTL303)를 데이터 수집 섹션(24) 내의 선택/가산 스위칭 회로(241)에 출력하여, 선택/가산 스위칭 회로(241)가 스캐닝 동안 검출기 소자 어레이(23) 내의 검출기 소자 행(예를 들면, 8 개의 행(A - H))으로부터 공급된 검출 신호 입력을 다양한 조합으로, 동적으로 선택 또는 가산하도록 한다.
도 6은 입력 장치(31)를 통한 상태 정보 입력과, 데이터 수집 섹션(24) 내의 선택/가산 스위칭 회로(241) 내의 데이터 수집 범위와, 검출기 소자 행의 조합을 예시적으로 도시한다.
도 6에 도시된 예에서는 검출기 소자 행의 수가 8(예를 들면, 행은 A - H)이고, 4 개 행의 데이터가 ADC(242)로 입력된다.
도 6에 도시된 예에서, 상태 정보 'a'는 넓은 범위, 예를 들면 모든 행에 대한 데이터 수집을 규정한다.
이러한 경우, 선택/가산 스위칭 회로(241)는 세트 ①로서 행 A 및 B를, 세트 ②로서 행 C 및 D를, 세트 ③으로서 행 E 및 F를, 세트 ④로서 행 G 및 H를 정의하고, 세트 ① - ④의 정보를 4 개의 행에 대한 데이터로서 선택한다.
상태 정보 'b'는 좁은 범위, 예를 들면 중앙 부분의 4 개의 행 C - F에 대한 데이터 수집을 규정한다.
이러한 경우, 선택/가산 스위칭 회로(241)는 세트 ①로서 행 C를, 세트 ②로서 행 D를, 세트 ③으로서 행 E를, 세트 ④로서 행 F를 정의하고, 세트 ① - ④의 정보를 4 개의 행에 대한 데이터로서 선택한다.
이러한 예에서, 상태 'a' 하에서 상태 정보 'b'가 입력될 때, 선택/가산 스위칭 회로(241)는 중앙의 4 개의 행에 대한 데이터 수집을 수행하도록, 중앙 처리 장치(30)로부터의 제어 신호(CTL303)에 의해 명령을 받는다.
더욱이, 상태 'b' 하에서 상태 정보 'a'가 입력될 때, 선택/가산 스위칭 회로(241)는 모든 행에 대한 데이터 수집을 수행하도록, 중앙 처리 장치(30)로부터의 제어 신호(CTL303)에 의해 명령을 받는다.
상태 정보 'c'는 좁은 범위, 예를 들면 도면 좌측으로의 4 개의 행 A - D에 대한 데이터 수집을 규정한다.
이러한 경우, 선택/가산 스위칭 회로(241)는 세트 ①로서 행 A를, 세트 ②로서 행 B를, 세트 ③으로서 행 C를, 세트 ④로서 행 D를 정의하고, 세트 ① - ④의 정보를 4 개의 행에 대한 데이터로서 선택한다.
이러한 예에서, 상태 'b' 하에서 상태 정보 'c'가 입력될 때, 선택/가산 스위칭 회로(241)는 좌측 4 개의 행에 대한 데이터 수집을 수행하도록, 중앙 처리 장치(30)로부터의 제어 신호(CTL303)에 의해 명령을 받는다.
또한, 상태 'c' 하에서 상태 정보 'b'가 입력될 때, 선택/가산 스위칭 회로(241)는 중앙의 4 개의 행에 대한 데이터 수집을 수행하도록, 중앙 처리 장치(30)로부터의 제어 신호(CTL303)에 의해 명령을 받는다.
상태 정보 'd'는 좁은 범위, 예를 들면 도면 우측으로의 4 개의 행 E - H에 대한 데이터 수집을 규정한다.
이러한 경우, 선택/가산 스위칭 회로(241)는 세트 ①로서 행 E를, 세트 ②로서 행 F를, 세트 ③으로서 행 G를, 세트 ④로서 행 H를 정의하고, 세트 ① - ④의 정보를 4 개의 행에 대한 데이터로서 선택한다.
이러한 예에서, 상태 'c' 하에서 상태 정보 'd'가 입력될 때, 선택/가산 스위칭 회로(241)는 우측 4 개의 행에 대한 데이터 수집을 수행하도록, 중앙 처리 장치(30)로부터의 제어 신호(CTL303)에 의해 명령을 받는다.
또한, 상태 'd' 하에서 상태 정보 'c'가 입력될 때, 선택/가산 스위칭 회로(241)는 좌측 4 개의 행에 대한 데이터 수집을 수행하도록, 중앙 처리 장치(30)로부터의 제어 신호(CTL303)에 의해 명령을 받는다.
그 외에도, 중앙 처리 장치(30)는 전술한 바와 같이 데이터 수집 섹션(24)에서 수집된 다수의 뷰 데이터에 근거하여 이미지를 재구성하여, 멀티 슬라이스에서의 다수의 단층 이미지를 생성하고, 이미지를 디스플레이 장치(32) 상에 디스플레이한다.
중앙 처리 장치(30)에서의 이미지 재구성은 예를 들면, 필터링된 후방투영 기법(filtered backprojection technique)을 이용한다.
입력 장치(31)는 상태 정보를 포함하는 원하는 촬상 조건 등을 조작자에 의해 중앙 처리 장치(30)에 입력하도록 제공되며, 예를 들면 키보드, 마우스로 구성된다. 입력 장치(31)는 스캔 갠트리(2) 또는 촬상 테이블(4)에 접속될 수 있다.
디스플레이 장치(32)는 중앙 처리 장치(30)에 의해 공급된 재구성 이미지 및 다른 정보를 디스플레이한다.
저장 장치(33)는 몇 가지 종류의 데이터, 재구성 이미지 및 프로그램을 저장하며, 저장된 데이터는 필요에 따라 중앙 처리 장치(30)에 의해 액세스된다.
이하, 도 7을 참조하여 전술한 구성의 동작을 기술할 것이다.
도 7에서, 심볼 I는 상태 'a' - 'd' 하에서 ADC(242)로 입력된 신호의 세기를 나타내고, 참조 번호(61)는 X선 조사 공간(29)에 놓여 있는 커다란 대상물을, 참조 번호(62)는 X선 조사 공간(29)에 놓여 있는 대상물(61)보다 작은 대상물을, '*'는 X선관(20)의 방사 중심을 나타낸다.
우선, 조작자는 촬상 테이블(4)이 이동할 위치와 관련된 정보를, 입력 장치(31)를 통해 중앙 처리 장치(30)로 입력한다.
중앙 처리 장치(30)는, 입력 장치(31)를 통해 입력된 명령에 응답해, 제어 신호(CTL30b)를 촬상 테이블(4)에 입력하여, 대상물(6)을 위치시키는 촬상 테이블(4)을 z 방향에서 스캔 갠트리(2) 내의 X선 조사 공간(29)으로 및 공간(29)으로부터 운반하고, 미세 조절 등을 수행하며, 대상물(6)에서 검사될 원하는 사이트를 스캔 갠트리(2) 내의 X선 조사 공간(29) 내의 원하는 위치에 위치시킨다.
다음, 입력 장치(31)를 통해 멀티 슬라이스 스캔의 개시 명령 및 상태 정보가 중앙 처리 장치(30)에 공급된다. 이러한 경우, 개시시에 커다란 슬라이스 두께를 이용하여 전체 스캔(gross scan)을 수행하도록 상태 정보 'a'가 입력된다. 그 후, 중앙 처리 장치(30)는 제어 신호(CTL301)를 X선 제어기(25)에 출력한다. 이러한 신호에 근거하여, X선 제어기(25)는 제어 신호(CTL251)를 X선관(20)에 출력하고, 그에 따라 X선관(20)은 X선을 방사한다.
더욱이, X선 제어기(25)는 제어 신호(CTL252)를 X선관 이동 섹션(21)에 출력하여, X선관(20)의 방사 중심이 z 방향에서 검출기 소자 어레이(23)의 중심, 즉 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 대략 행 D와 E 사이의 경계에 위치되도록 X선관(20)을 유지한다.
그 후, 중앙 처리 장치(30)는 제어 신호(CTL302)를 시준기 제어기(26)에 출력하고, 시준기 제어기(26)는 시준기(22)에 대한 구동 섹션을 조종하는 제어 신호(CTL261)를 공급하여 개구(221)의 개방성을 조절함으로써, 모든 행 A - H가 X선 빔(5)으로 조사되도록 한다.
또한, 중앙 처리 장치(30)는 제어 신호(CTL303)를 선택/가산 스위칭 회로(241)에 출력한다. 따라서, 선택/가산 스위칭 회로(241)는 검출기 소자 어레이(23) 내의 모든 행에 의해 검출된 신호에 대해 데이터 수집을 수행하고, 세트 ①로서 행 A 및 B를, 세트 ②로서 행 C 및 D를, 세트 ③으로서 행 E 및 F를, 세트 ④로서 행 G 및 H를 정의하고, 세트 ① - ④의 정보를 4 개의 행에 대한 데이터로서 선택한 후, 그 데이터를 ADC(242)에 공급한다.
ADC(242)는 선택/가산 스위칭 회로(241)로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 변환된 신호를 뷰 데이터로서 중앙 처리 장치(30)에 출력한다.
중앙 처리 장치(30)는 데이터 수집 섹션(24)에 의해 수집된 다수의 뷰에 대한 데이터에 근거하여 이미지 재구성을 수행하고, 멀티 슬라이스에서의 다수의 단층 이미지를 생성하고, 이미지를 디스플레이 장치(32) 상에 디스플레이한다.
커다란 대상물(61) 및 작은 대상물(62)은 디스플레이 장치(32) 상에 디스플레이된 단층 이미지에서의 촬상 범위에 포함되기 때문에, 커다란 대상물(61) 및 작은 대상물(62)의 이미지는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같은 세기 분포로 디스플레이된다.
예를 들어, 이 경우에 플루오르 촬상이 수행될 때, 바늘이 삽입되어대상물(6) 내에서 검사를 원하는 위치에 도달하게 된다. 바늘이 예를 들면, 대상물(61)에 의해 표현된다면, 바늘과 검사될 사이트 간의 위치 관계는 상태 정보 'a'를 입력함으로써 대략 알 수 있게 된다.
다음, 감소된 슬라이스 두께로 정확한 위치를 확인하기 위해, 예를 들어 상태 정보 'b'가 입력 장치(31)를 통해 중앙 처리 장치(30)에 입력된다.
이러한 경우, 위에서와 마찬가지로, 중앙 처리 장치(30)는 제어 신호(CTL301)를 X선 제어기(25)에 출력하여, z 방향에서 검출기 소자 어레이(23)의 중앙에 위치한, 즉 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 대략 행 D와 E 사이의 경계에 위치한 X선관(20)의 방사 중심으로 X선 방사가 수행되도록 한다.
그 후, 중앙 처리 장치(30)는 제어 신호(CTL302)를 시준기 제어기(26)에 출력하고, 시준기 제어기(26)는 시준기(22)에 대한 구동 섹션을 조종하는 제어 신호(CTL261)를 공급하여 개구(221)의 개방성을 조절함으로써, 중앙의 4 개의 행 C - F가 X선 빔(5)으로 조사되도록 한다.
또한, 중앙 처리 장치(30)는 제어 신호(CTL303)를 선택/가산 스위칭 회로(241)에 출력한다. 따라서, 선택/가산 스위칭 회로(241)는 검출기 소자 어레이(23)에 의해 검출된 것들 중 중앙의 4 개의 행 C - F에 의해 검출된 신호에 대해 데이터 수집을 수행하고, 세트 ①로서 행 C를, 세트 ②로서 행 D를, 세트 ③으로서 행 E를, 세트 ④로서 행 F를 정의하고, 세트 ① - ④의 정보를 4 개의 행에 대한 데이터로서 선택한 후, 그 데이터를 ADC(242)에 공급한다.
ADC(242)는 선택/가산 스위칭 회로(241)로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 변환된 신호를 뷰 데이터로서 중앙 처리 장치(30)에 출력한다.
중앙 처리 장치(30)는 데이터 수집 섹션(24)에 의해 수집된 다수의 뷰에 대한 데이터에 근거하여 이미지 재구성을 수행하고, 멀티 슬라이스에서의 다수의 단층 이미지를 생성하고, 이미지를 디스플레이 장치(32) 상에 디스플레이한다.
커다란 대상물(61)의 부분 및 작은 대상물(62)의 부분은 디스플레이 장치(32) 상에 디스플레이된 단층 이미지에서의 촬상 범위에 포함되기 때문에, 커다란 대상물(61)의 부분 및 작은 대상물(62)의 부분의 이미지는 도 7의 (b)에 도시된 바와 같은 세기 분포로 디스플레이된다.
이 경우, 대상물(61, 62)의 단부들 사이의 위치 관계를 보다 정확하게 알 수 있다.
다음, 대상물(61)의 정확한 위치가 확인될 때, 예를 들면 상태 정보 'c'가 입력 장치(31)를 통해 중앙 처리 장치(30)에 입력된다.
이러한 경우, 중앙 처리 장치(30)는 제어 신호(CTL301)를 X선 제어기(25)에 출력하여, 검출기 소자 어레이(23)의 위치에 위치한, 즉 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 대략 행 B와 C 사이의 경계에 위치한 X선관(20)의 방사 중심으로 X선 방사가 z 방향 쪽으로 수행되도록 한다.
그 후, 중앙 처리 장치(30)는 제어 신호(CTL302)를 시준기 제어기(26)에 출력하고, 시준기 제어기(26)는 시준기(22)에 대한 구동 섹션을 조종하는 제어 신호(CTL261)를 공급하여 개구(221)의 개방성을 조절함으로써, 한 측면으로의 4 개의 행 A - D가 X선 빔(5)으로 조사되도록 한다.
또한, 중앙 처리 장치(30)는 제어 신호(CTL303)를 선택/가산 스위칭 회로(241)에 출력한다. 따라서, 선택/가산 스위칭 회로(241)는 검출기 소자 어레이(23)에 의해 검출된 것들 중 도 7에서 좌측으로의 4 개의 행 A - D에 의해 검출된 신호에 대해 데이터 수집을 수행하고, 세트 ①로서 행 A를, 세트 ②로서 행 B를, 세트 ③으로서 행 C를, 세트 ④로서 행 D를 정의하고, 세트 ① - ④의 정보를 4 개의 행에 대한 데이터로서 선택한 후, 그 데이터를 ADC(242)에 공급한다.
ADC(242)는 선택/가산 스위칭 회로(241)로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 변환된 신호를 뷰 데이터로서 중앙 처리 장치(30)에 출력한다.
중앙 처리 장치(30)는 데이터 수집 섹션(24)에 의해 수집된 다수의 뷰에 대한 데이터에 근거하여 이미지 재구성을 수행하고, 멀티 슬라이스에서의 다수의 단층 이미지를 생성하고, 이미지를 디스플레이 장치(32) 상에 디스플레이한다.
단지 커다란 대상물(61)만이 디스플레이 장치(32) 상에 디스플레이된 단층 이미지에서의 촬상 범위에 포함되기 때문에, 대상물(61)의 개관(overview)이 도 7의 (c)에 도시된 바와 같은 세기 분포로 디스플레이된다.
이 경우, 대상물(61)에서의 위치 관계를 보다 정확하게 알 수 있다.
다음, 대상물(62)의 정확한 위치가 확인될 때, 예를 들면 상태 정보 'd'가 입력 장치(31)를 통해 중앙 처리 장치(30)에 입력된다.
이러한 경우, 중앙 처리 장치(30)는 제어 신호(CTL301)를 X선 제어기(25)에 출력하여, 검출기 소자 어레이(23)의 위치에 위치한, 즉 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이 대략 행 F와 G 사이의 경계에 위치한 X선관(20)의 방사 중심으로 X선 방사가z 방향 쪽으로 수행되도록 한다.
그 후, 중앙 처리 장치(30)는 제어 신호(CTL302)를 시준기 제어기(26)에 출력하고, 시준기 제어기(26)는 시준기(22)에 대한 구동 섹션을 조종하는 제어 신호(CTL261)를 공급하여 개구(221)의 개방성을 조절함으로써, 한 측면으로의 4 개의 행 E - H가 X선 빔(5)으로 조사되도록 한다.
또한, 중앙 처리 장치(30)는 제어 신호(CTL303)를 선택/가산 스위칭 회로(241)에 출력한다. 따라서, 선택/가산 스위칭 회로(241)는 검출기 소자 어레이(23)에 의해 검출된 것들 중 도 7에서 우측으로의 4 개의 행 E - H에 의해 검출된 신호에 대해 데이터 수집을 수행하고, 세트 ①로서 행 E를, 세트 ②로서 행 F를, 세트 ③으로서 행 G를, 세트 ④로서 행 H를 정의하고, 세트 ① - ④의 정보를 4 개의 행에 대한 데이터로서 선택한 후, 그 데이터를 ADC(242)에 공급한다.
ADC(242)는 선택/가산 스위칭 회로(241)로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 변환된 신호를 뷰 데이터로서 중앙 처리 장치(30)에 출력한다.
중앙 처리 장치(30)는 데이터 수집 섹션(24)에 의해 수집된 다수의 뷰에 대한 데이터에 근거하여 이미지 재구성을 수행하고, 멀티 슬라이스에서의 다수의 단층 이미지를 생성하고, 이미지를 디스플레이 장치(32) 상에 디스플레이한다.
단지 작은 대상물(62)만이 디스플레이 장치(32) 상에 디스플레이된 단층 이미지에서의 촬상 범위에 포함되기 때문에, 대상물(62)의 개관이 도 7의 (d)에 도시된 바와 같은 세기 분포로 디스플레이된다.
이 경우, 대상물(62)에서의 위치 관계를 보다 정확하게 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 제 1 실시예에 따르면, X선 방사를 위한 X선관(20)과, X선관(20)의 방사 중심을, 대상물을 위치시키는 촬상 테이블(4)을 스캔 갠트리(2) 내의 X선 조사 공간(29)으로 및 공간(29)으로부터 운반하는 방향(즉, z 방향)으로 이동시킬 수 있는 X선관 이동 섹션(21)과, 개방성이 조절될 수 있는 개구를 가지며, X선관(20)에 의해 방사된 X선을 소정의 폭 및 소정의 두께(슬라이스 두께)를 갖는 팬 형상 X선 빔(5)으로 형성하여, X선 빔(5)으로 검출기 소자 어레이(23) 상의 원하는 영역을 조사하는 시준기(22)와, 제어 신호(CTL303)에 응답하여 스캐닝하는 동안 검출기 소자 어레이(23) 내의 검출기 소자 행으로부터 공급된 검출 신호 입력을 다양한 조합으로, 동적으로 선택 또는 가산하는 데이터 수집 섹션(24)과, 입력 장치(31)를 통한 상태 정보 입력에 대응하여 X선관(20)의 방사 중심, 시준기(22) 내 개구의 개방성 및 데이터 수집 섹션(24)에 의해 수집될 데이터를 변경하기 위한 중앙 처리 장치(30)가 제공되며, 따라서 슬라이스 두께가 스캐닝 동안 동적으로 스위칭될 수 있다.
더욱이, 방사선의 초점은 대상물 운반 방향에서 임의로 이동될 수 있으므로, 안전하게 높은 정확성으로 단층 촬상을 수행할 수 있다는 이점을 얻을 수 있다.
특히, 슬라이스 두께는 스캐닝 동안 동적으로 스위칭될 수 있으므로, 예를 들면 촬상을 위한 대상물(61)로 바늘이 삽입되는 플루오르 촬상이 수행될 때, 슬라이스 두께는 바늘의 위치를 대략적으로 안내하도록 처음에 증가될 수 있고, 슬라이스 두께는 정확한 위치를 지시하도록 마지막에 감소될 수 있다. 따라서, 몸체 이동 등으로 인해 대상물(6)의 위치가 시프트될 때, 장치대를 이동하지 않고서도 z방향(몸체 축 방향)에서 정정이 쉽게 수행될 수 있다.
따라서, 안전하게 높은 정확성으로 단층 촬상을 수행할 수 있다.
제 2 실시예
도 8은 본 발명에 따른 방사선 단층 촬상 장치로서 기능하는 X선 CT 장치의 주요 부분의 제 2 실시예를 도시하는 시스템 구성도이다.
제 2 실시예와 제 1 실시예 간의 차이점은 데이터 수집 섹션(24a)에 있다. 특히, 데이터 수집 섹션(24a)은 검출기 소자 어레이(23)에서 검출된 신호가 우선 ADC(242a)에서 디지털 데이터로 변환된 후, 중앙 처리 장치(30)로부터의 제어 신호(CTL303)에 응답하여, 검출기 소자 어레이(23) 내의 검출기 소자 행(예를 들면, 8 개의 행 A - H)으로부터의 디지털 검출 신호가 다양한 조합으로, 동적으로 선택 또는 가산된다.
다른 구성 및 동작은 제 1 실시예와 동일하다.
제 2 실시예에 따르면, 제 1 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
제 3 실시예
도 9는 본 발명에 따른 방사선 단층 촬상 장치로서 기능하는 X선 CT 장치의 주요 부분의 제 3 실시예를 도시하는 시스템 구성도이다.
제 3 실시예와 제 1 실시예 간의 차이점은 데이터 수집 섹션(24b)에 있다. 특히, 데이터 수집 섹션(24b)에는 단지 ADC(242b)만이 제공되며, 검출기 소자 어레이(23) 내의 검출기 소자 행(예를 들면, 8 개의 행 A - H)으로부터의 디지털 검출 신호가 중앙 처리 장치(30b)에 직접 입력된다. 중앙 처리 장치(30b)에서, 입력 장치(31)를 통한 입력에 따라 재구성 파라미터가 동적으로 변화되어 z 방향에서의 슬라이스 두께 및 재구성 위치를 변경시킨다.
다른 구성 및 동작은 제 1 실시예와 동일하다.
제 3 실시예에 따르면, 제 1 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
전술한 실시예들에 있어서는 X선이 방사선으로서 사용되는 경우에 대해 기술하였지만, 방사선은 X선에만 한정되지 않으며 감마선(γ-ray)과 같은 소정의 다른 타입의 방사선을 이용할 수도 있다. 그러나, X선의 생성, 검출, 제어 등을 위한 다양한 실시 수단이 가장 잘 개발되어 있고, 또한 널리 이용되고 있으므로, 현재에는 X선이 바람직하다.
본 발명의 정신 및 영역을 벗어나지 않고서도, 본 발명의 다른 실시예들을 매우 다양하게 구성할 수 있다. 본 발명은, 첨부된 특허 청구 범위에 정의된 것을 제외하고는, 본 명세서에서 기술된 특정의 실시예에 한정되지 않음을 알아야 한다.
본 발명에 의하면, 스캐닝 동안 슬라이스 두께를 동적으로 스위칭할 수 있고, 방사선의 초점을 대상물 운반 방향에서 임의로 이동시킬 수 있으므로, 안전하게 높은 정확성으로 단층 촬상을 수행할 수 있다.
Claims (17)
- 방사선 단층 촬상 장치(radiation tomographic imaging apparatus)에 있어서,방사선 빔을 방사할 수 있고 제어 신호에 응답하여 상기 방사선 빔에 의해 조사된 범위를 변경할 수 있는 방사선 방사 수단(radiation emitting means)과,상기 방사선 빔의 충돌 방향에서 대향하는 조사 표면(irradiated surface)을 갖는 다수의 방사선 검출기 소자(radiation detector element)를 포함하는 검출기 소자 어레이(detector element array)―상기 어레이에서 상기 방사선 검출기 소자는 2 개의 상호 수직 방향 중 한 방향에서 배열되어 검출기 소자 행을 형성하고, 다수의 상기 검출기 소자 행은 상기 2 개의 상호 수직 방향 중 다른 방향에서 나란히 배열됨―와,조사 범위 정보를 수신하고 상기 정보에 대응하여 상기 방사선 방사 수단에 상기 제어 신호를 출력하는 제어 수단과,상기 조사 범위 정보에 대응하여 상기 검출기 소자 어레이에 의해 검출된 다수의 뷰(view)에 대한 방사선 검출 신호에 근거해, 상기 방사선 빔이 통과하는 영역의 멀티 슬라이스 단층 이미지(multi-slice tomographic image)를 생성하는 단층 이미지 생성 수단을 포함하는방사선 단층 촬상 장치.
- 제 1 항에 있어서,방사선 조사 공간으로 운반된 대상물 부근에서 상기 방사선 방사 수단 및 상기 검출기 소자 어레이를 회전시키는 회전 수단을 더 포함하는 방사선 단층 촬상 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 단층 이미지 생성 수단에 의해 생성된 상기 단층 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 수단을 더 포함하는 방사선 단층 촬상 장치.
- 방사선 단층 촬상 장치에 있어서,방사선 빔을 방사할 수 있고 제 1 제어 신호에 응답하여 상기 방사선 빔에 의해 조사된 범위를 변경할 수 있는 방사선 방사 수단과,상기 방사선 빔의 충돌 방향에서 대향하는 조사 표면을 갖는 다수의 방사선 검출기 소자를 포함하는 검출기 소자 어레이―상기 어레이에서 상기 방사선 검출기 소자는 2 개의 상호 수직 방향 중 한 방향에서 배열되어 검출기 소자 행을 형성하고, 다수의 상기 검출기 소자 행은 상기 2 개의 상호 수직 방향 중 다른 방향에서 나란히 배열됨―와,제 2 제어 신호에 응답하여 상기 검출기 소자 어레이 내의 상기 검출기 소자 행으로부터의 검출 신호를 선택 또는 다양하게 조합함으로써 원하는 데이터를 수집하는 데이터 수집 수단과,조사 범위 정보를 수신하고 상기 정보에 대응하여 상기 방사선 방사 수단에 상기 제 1 제어 신호를 출력하고 상기 데이터 수집 수단에 상기 제 2 제어 신호를 출력하는 제어 수단과,상기 조사 범위 정보에 대응하여 상기 검출기 소자 어레이에 의해 검출되고 상기 데이터 수집 수단에 의해 수집된 다수의 뷰에 대한 방사선 검출 신호에 근거해, 상기 방사선 빔이 통과하는 영역의 멀티 슬라이스 단층 이미지를 생성하는 단층 이미지 생성 수단을 포함하는방사선 단층 촬상 장치.
- 제 4 항에 있어서,방사선 조사 공간으로 운반된 대상물 부근에서 상기 방사선 방사 수단 및 상기 검출기 소자 어레이를 회전시키는 회전 수단을 더 포함하는 방사선 단층 촬상 장치.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 단층 이미지 생성 수단에 의해 생성된 상기 단층 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 수단을 더 포함하는 방사선 단층 촬상 장치.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 데이터 수집 수단은,상기 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 검출기 소자 어레이 내의 상기 검출기 소자 행으로부터의 상기 검출 신호를 선택 또는 다양하게 조합함으로써 원하는 데이터를 수집하는 스위칭 수단과,상기 스위칭 수단으로부터의 데이터를 디지털 데이터로 변환한 후, 상기 디지털 데이터를 상기 단층 이미지 생성 수단으로 출력하는 변환 수단을 포함하는 방사선 단층 촬상 장치.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 데이터 수집 수단은,상기 검출기 소자 어레이 내의 상기 검출기 소자 행으로부터의 상기 검출 신호를 디지털 데이터로 변환하는 변환 수단과,상기 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 변환 수단으로부터의 상기 디지털 데이터를 선택 또는 다양하게 조합함으로써 원하는 데이터를 수집한 후, 상기 데이터를 상기 단층 이미지 생성 수단으로 출력하는 스위칭 수단을 포함하는 방사선 단층 촬상 장치.
- 방사선 단층 촬상 장치에 있어서,방사선을 방사하는 방사선관(radiation tube)과,상기 방사선관에 의해 방사된 상기 방사선을 방사선 빔으로 형성하여 상기 방사선 빔을 방사할 수 있고 제 1 제어 신호에 응답하여 상기 방사선 빔에 의해 조사된 범위를 변경할 수 있는 시준기(collimator)와,상기 방사선 빔의 충돌 방향에서 대향하는 조사 표면을 갖는 다수의 방사선 검출기 소자를 포함하는 검출기 소자 어레이―상기 어레이에서 상기 방사선 검출기 소자는 2 개의 상호 수직 방향 중 한 방향에서 배열되어 검출기 소자 행을 형성하고, 다수의 상기 검출기 소자 행은 상기 2 개의 상호 수직 방향 중 다른 방향에서 나란히 배열됨―와,제 2 제어 신호에 응답하여 상기 2 개의 상호 수직 방향 중 상기 다른 방향에서 상기 방사선관의 방사 중심을 이동시킬 수 있는 방사선관 이동 수단과,방사선 조사 범위 정보를 수신하고 상기 정보에 대응하여 상기 시준기에 상기 제 1 제어 신호를 출력하고 상기 방사선관 이동 수단에 상기 제 2 제어 신호를 출력하는 제어 수단과,상기 조사 범위 정보에 대응하여 상기 검출기 소자 어레이에 의해 검출된 다수의 뷰에 대한 방사선 검출 신호에 근거해, 상기 방사선 빔이 통과하는 영역의 멀티 슬라이스 단층 이미지를 생성하는 단층 이미지 생성 수단을 포함하는방사선 단층 촬상 장치.
- 제 9 항에 있어서,방사선 조사 공간으로 운반된 대상물 부근에서 상기 방사선관, 상기 시준기 및 상기 검출기 소자 어레이를 회전시키는 회전 수단을 더 포함하는 방사선 단층 촬상 장치.
- 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,상기 단층 이미지 생성 수단에 의해 생성된 상기 단층 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 수단을 더 포함하는 방사선 단층 촬상 장치.
- 방사선 단층 촬상 장치에 있어서,방사선을 방사하는 방사선관과,상기 방사선관에 의해 방사된 상기 방사선을 방사선 빔으로 형성하여 상기 방사선 빔을 방사할 수 있고 제 1 제어 신호에 응답하여 상기 방사선 빔에 의해 조사된 범위를 변경할 수 있는 시준기와,상기 방사선 빔의 충돌 방향에서 대향하는 조사 표면을 갖는 다수의 방사선 검출기 소자를 포함하는 검출기 소자 어레이―상기 어레이에서 상기 방사선 검출기 소자는 2 개의 상호 수직 방향 중 한 방향에서 배열되어 검출기 소자 행을 형성하고, 다수의 상기 검출기 소자 행은 상기 2 개의 상호 수직 방향 중 다른 방향에서 나란히 배열됨―와,제 2 제어 신호에 응답하여 상기 2 개의 상호 수직 방향 중 상기 다른 방향에서 상기 방사선관의 방사 중심을 이동시킬 수 있는 방사선관 이동 수단과,제 3 제어 신호에 응답하여 상기 검출기 소자 어레이 내의 상기 검출기 소자 행으로부터의 검출 신호를 선택 또는 다양하게 조합함으로써 원하는 데이터를 수집하는 데이터 수집 수단과,방사선 조사 범위 정보를 수신하고 상기 정보에 대응하여 상기 시준기에 상기 제 1 제어 신호를 출력하고 상기 방사선관 이동 수단에 상기 제 2 제어 신호를 출력하고 상기 데이터 수집 수단에 상기 제 3 제어 신호를 출력하는 제어 수단과,상기 조사 범위 정보에 대응하여 상기 검출기 소자 어레이에 의해 검출되고 상기 데이터 수집 수단에 의해 수집된 다수의 뷰에 대한 방사선 검출 신호에 근거해, 상기 방사선 빔이 통과하는 영역의 멀티 슬라이스 단층 이미지를 생성하는 단층 이미지 생성 수단을 포함하는방사선 단층 촬상 장치.
- 제 12 항에 있어서,방사선 조사 공간으로 운반된 대상물 부근에서 상기 방사선관, 상기 시준기 및 상기 검출기 소자 어레이를 회전시키는 회전 수단을 더 포함하는 방사선 단층 촬상 장치.
- 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,상기 단층 이미지 생성 수단에 의해 생성된 상기 단층 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 수단을 더 포함하는 방사선 단층 촬상 장치.
- 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,상기 데이터 수집 수단은,상기 제 3 제어 신호에 응답하여 상기 검출기 소자 어레이 내의 상기 검출기 소자 행으로부터의 상기 검출 신호를 선택 또는 다양하게 조합함으로써 원하는 데이터를 수집하는 스위칭 수단과,상기 스위칭 수단으로부터의 상기 데이터를 디지털 데이터로 변환한 후, 상기 디지털 데이터를 상기 단층 이미지 생성 수단으로 출력하는 변환 수단을 포함하는 방사선 단층 촬상 장치.
- 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,상기 데이터 수집 수단은,상기 검출기 소자 어레이 내의 상기 검출기 소자 행으로부터의 상기 검출 신호를 디지털 데이터로 변환하는 변환 수단과,상기 제 3 제어 신호에 응답하여 상기 변환 수단으로부터의 상기 디지털 데이터를 선택 또는 다양하게 조합함으로써 원하는 데이터를 수집한 후, 상기 데이터를 상기 단층 이미지 생성 수단으로 출력하는 스위칭 수단을 포함하는 방사선 단층 촬상 장치.
- 방사선 단층 촬상 방법에 있어서,방사선 빔의 방사 방향에서 대향하는 조사 표면을 갖는 다수의 방사선 검출기 소자를 포함하는 검출기 소자 어레이―상기 어레이에서 상기 방사선 검출기 소자는 2 개의 상호 수직 방향 중 한 방향에서 배열되어 검출기 소자 행을 형성하고, 다수의 상기 검출기 소자 행은 2 개의 상호 수직 방향 중 다른 방향에서 나란히 배열됨― 내의 제 1 범위로 방사선을 방사하는 단계와,상기 검출기 소자 어레이에 의해 검출된 다수의 뷰에 대한 방사선 검출 신호에 근거하여, 상기 방사선 빔에 의해 조사된 상기 제 1 범위의 멀티 슬라이스 단층 이미지를 생성하는 단계와,상기 검출기 소자 어레이 내의 상기 제 1 범위보다 작은 제 2 범위에 방사선을 방사하는 단계와,상기 검출기 소자 어레이에 의해 검출된 다수의 뷰에 대한 방사선 검출 신호에 근거하여, 상기 방사선 빔에 의해 조사된 상기 제 2 범위의 멀티 슬라이스 단층 이미지를 생성하는 단계를 포함하는방사선 단층 촬상 방법.
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