KR20040020520A - 3차원 엑스선 영상장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3차원 엑스선 영상장치에 관한 것으로, 외부의 피사체를 투과하는 엑스선을 발생하는 복수개의 엑스선 발생기와; 상기 복수개의 엑스선 발생기에 일대일 대응하여 상기 피사체를 투과한 엑스선 영상을 촬상하는 복수개의 촬상수단과; 상기 복수개의 촬상수단으로부터 촬상된 영상을 순차적으로 수신하여 복수개의 출력 영상 데이터 프레임을 구성하는 엑스선 촬상수단 제어부와; 상기 복수개의 엑스선 발생기가 순차적으로 엑스선을 발생하도록 제어하되, 상기 엑스선 발생기와 이에 대응하는 상기 촬상수단이 동기적으로 동작하도록 상기 엑스선 촬상수단 제어부에 제어신호를 제공하는 엑스선 제어부와; 상기 촬상수단 제어부에서 구성된 복수개의 출력 영상 데이터 프레임을 인터리브하여 표시수단으로 출력하는 3차원 디스플레이 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이는 사용자에게 다양한 입체적 엑스선(X-RAY) 영상을 제공하며 특히, 사용자가 의사인 경우 제공되는 다양한 입체적 엑스선 영상에 근거하여 진료의 신뢰성 향상 및 다양한 영상 진단기법 개발의 기초기술로 활용되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 3차원 엑스선(X-RAY) 영상장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수개의 엑스선 발생기로부터 발생한 엑스선을 복수개의 엑스선 CCD(Charge Coupled Device) 장치를 통해 환자의 엑스선 영상을 수신하여 패러랙스 배리어 필름이나 렌티큘러 시트, 또는 위상판 형태의 3차원 플레인(Plane)을 가지는LCD(Liquid Crystal Display) 표시수단을 통하여 피사체의 엑스선 영상을 3차원 영상으로 표시하는 3차원 엑스선 영상장치에 관한 것이다.
최근 입체화상에 관한 연구개발이 세계 각국에서 매우 활발하고 다양하게 이루어지고 있다. 입체화상(정지화상 및 동영상)의 구현 방식은 크게 1)홀로그래피(Holography) 방식 2)입체용 특수안경을 사용하는 방식 3)입체용 특수안경을 사용하지 않는 방식의 세 가지로 구분할 수 있다.
그 중에서 홀로그래피 방식은 가장 완벽에 가까운 입체화상을 구현할 수 있다는 장점이 있으나, 항상 레이저(Laser)를 써서 촬영해야 하므로 비용이 많이 들고 제작 공정이 복잡하다는 등의 단점이 있다. 더구나 레이저의 특성상 인물을 촬영하기에는 매우 위험하며, 야외 풍경 등의 촬영도 어렵다.
또한, 입체용 특수안경을 사용하는 방식에는 다시 편광안경 방식, 시분할셔터안경 방식 등이 있는데, 비교적 간단하고 저렴하게 입체화상을 구현할 수 있으나 항상 별도의 입체화상용 특수안경을 쓰고 보아야 한다는 단점이 있다.
이에 반하여 특수안경을 사용하지 않는 방식은 특수장비가 없이도 입체화상이 구현된다는 장점 때문에 현재 가장 활발히 연구 개발되고 있는 방식이다. 특수안경을 사용하지 않는 방식은 1)패러랙스 배리어(Parallax barrier) 방식 2)렌티큘러 시트(Lenticular sheet) 방식 3)시공간 분할방식 4)이들 방식 중 몇 가지를 조합한 방식 등등 매우 다양한 방식들이 선보이고 있다.
그러나, 상기의 3차원 영상 기술이 의료장치에 응용됨에 있어서 아직 초보적인 과정에 있다. 따라서, 상기의 발전된 3차원 영상 표시장치와 3차원 영상 입력장치를 엑스선 영상장치에 접목하여 의사들에게 입체적인 엑스선 영상을 제공할 수 있는 새로운 장치의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 복수개의 엑스선(X-RAY) 발생기와 이에 상응하는 복수개의 CCD(Charge Coupled Device) 변환장치가 동기적으로 동작하여 3차원 엑스선 영상을 제공하는 3차원 엑스선 영상장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 복수개의 엑스선 발생기에서 발생하는 엑스선의 교차각을 조정함으로써 3차원 엑스선 영상의 초점을 조정하는 3차원 엑스선 영상장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 3차원 엑스선 영상장치는 외부의 피사체를 투과하는 엑스선을 발생하는 복수개의 엑스선 발생기와; 상기 복수개의 엑스선 발생기에 일대일 대응하여 상기 피사체를 투과한 엑스선 영상을 촬상하는 복수개의 촬상수단과; 상기 복수개의 촬상수단으로부터 촬상된 영상을 순차적으로 수신하여 복수개의 출력 영상 데이터 프레임을 구성하는 엑스선 촬상수단 제어부와; 상기 복수개의 엑스선 발생기가 순차적으로 엑스선을 발생하도록 제어하되, 상기 엑스선 발생기와 이에 대응하는 상기 촬상수단이 동기적으로 동작하도록 상기 엑스선 촬상수단 제어부에 제어신호를 제공하는 엑스선 제어부와; 상기 촬상수단 제어부에서 구성된 복수개의 출력 영상 데이터 프레임을 인터리브하여 표시수단으로 출력하는 3차원 디스플레이 제어부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 3차원 엑스선 영상장치는 상기 복수개의 엑스선 발생기에서 발생된 엑스선의 교차점이 상기 피사체의 내부에 위치하도록 상기 복수개의 엑스선 발생기의 위치를 조정하는 엑스선 발생기 구동부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 엑스선 발생기 구동부를 제어하여 상기 복수개의 엑스선 발생기에서 발생된 엑스선의 교차각을 조정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수개의 엑스선 발생기에서 발생된 엑스선의 교차점이 상기 피사체의 내부에 위치하도록 상기 복수개의 촬상수단의 교차동기를 조정하는 촬상수단 구동부를 더 포함하고, 상기 촬상수단 제어부는 상기 제어부의 제어신호에 따라서 상기 촬상수단 구동부를 제어하여 상기 복수개의 엑스선 발생기에서 발생된 엑스선이 상기 복수개의 엑스선 발생기에 대응하는 촬상수단에 수직으로 입사되도록 촬상수단을 구동하는 것을 특징으로 한다.
상기 엑스선 발생기와 상기 촬상수단은 각각 두 개로 구성되고, 상기 두 개의 촬상수단의 사이 간격은 사람 눈의 미간 간격인 것을 특징으로 한다.
상기 표시수단의 전면부에는 3차원 영상수단을 부착하며, 상기 3차원 영상수단은 패러랙스 배리어방식, 랜티큘러 시트방식 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 엑스선(X-RAY) 영상장치의 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 3차원 엑스선 영상장치의 동작설명을 위한 플로우 차트도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
102, 112: 엑스선 발생기 구동부104, 114: 엑스선 발생기
108, 218: 촬상수단120: 엑스선 제어부
122: 촬상수단 제어부124: 3차원 디스플레이 제어부
130: 표시수단 132: 3차원 영상수단
134: 사용자
이하, 본 발명에 따른 3차원 엑스선(X-RAY) 영상장치에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 엑스선 영상장치의 블록 구성도이다. 동 도면에서 도시한 바와 같이, 본 발명에서 3차원 엑스선 영상 장치는 엑스선 발생기(104, 114), 엑스선 발생기 구동 메카니즘(102, 112), 엑스선 제어부(120), 촬상수단(118, 108), 촬상수단 구동 메카니즘(128), 촬상수단 제어부(122), 3차원 디스플레이 제어부(124), 표시수단(130) 및 3차원 영상수단(132)을 포함하여 구성된다.
상기 엑스선 발생기(104, 114)는 엑스선(X-RAY) 소스를 생성한다. 상기 엑스선 제어부(120)는 상기 엑스선 발생기(104, 114)가 교대로 동작하도록 동기를 제공하며, 상기 엑스선 발생기(104, 114)에서 생성되는 엑스선(106, 116)이 피사체(140) 내부에서 교차점(146)을 형성하도록 엑스선 발생기 구동 메카니즘(102, 112)을 제어한다.
상기 촬상수단(108, 118)은 상기 엑스선 발생기(104, 114)에 상응하며, 상기 엑스선(106, 116)이 피사체(140)를 투과하여 생성된 엑스선 영상을 가시광선 신호로 변환시킨다. 즉, 우안 촬상수단(108)은 좌측 엑스선 발생기(104)에 상응하여 엑스선(106)에 의한 피사체 영상을 촬상하며, 좌안 촬상수단(118)은 우측 엑스선 발생기(114)에 상응하여 엑스선(116)에 의한 피사체 영상을 촬상한다. 촬상수단(108, 118)으로는 CCD(Charge Coupled Device)를 활용하는 것이 바람직하다.
상기 촬상수단 구동 메카니즘(128)은 상기 좌안 촬상수단(118)과 상기 우안 촬상수단(108)을 동기적으로 구동한다. 즉, 촬상수단 구동 메카니즘(128)에 의한 상기 좌안 촬상수단의 교차각의 변화량은 상기 우안 교차각의 변화량과 같다.
상기 촬상수단 제어부(102)는 상기 엑스선 제어부(120)의 엑스선제어신호(142)를 수신하여 상기 촬상수단(108, 118)을 제어하고, 상기 촬상수단(108, 118)에서 변환된 가시광선 영상 데이타를 교대로 수신하여, 표시수단(130)를 통하여 출력될 영상 프레임을 구성하고 이를 아래의 3차원 디스플레이 제어부(124)로 전송한다.
따라서, 상기 촬상수단 제어부(120)는 상기 촬상수단(108, 118), 즉 우안 촬상수단(108)과 좌안 촬상수단(118)이 교대로 피사체(140)를 촬영할 수 있도록 동기를 제공하며, 피사체(140)를 촬영하는 촬상수단(118, 108) 중 어느 하나를 선택할 수 있는 다중화 기능을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 촬상수단 제어부(102)는 상기 촬상수단 구동 메카니즘(128)을 제어하여 촬상수단(108, 118)의 교차각(138)을 조정한다.
상기 3차원 디스플레이 제어부(124)는 상기 촬상수단 제어부(122)로부터 우안 영상 프레임 데이터와 좌안 영상 프레임 데이터를 수신하고 이들을 인터리브하여 신호처리한다.
상기 표시수단(130)은 영상데이터를 출력하는 장치로서 LCD인 것이 바람직하다.
상기 3차원 영상수단(132)은 상기 표시수단(130) 전면에 부착되어, 사용자(134)가 상기 표시수단(130)으로부터 출력되는 영상 데이터를 관찰하는 경우 영상 데이터를 좌안과 우안의 영상으로 각각 분리한다. 3차원 영상수단(132)은 패러랙스 배리어(Parallax barrier)방식, 렌티큘러 쉬트(Lenticular sheet)방식, 시공간 분할방식 중 어느 하나를 사용한다.
또한, 3차원 엑스선 영상장치는 입력수단(126)과 메모리(144)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 입력수단(126)을 통하여 사용자는 3차원 엑스선 영상장치의 구동 및 제어를 위한 명령을 입력한다. 상기 메모리(144)에는 피사체(140) 내부에 엑스선 교차점(146) 형성을 위한 실험적 데이터(환자이름, 교차점의 위치, 교차각, 엑스선 발생기의 위치정보, 해상도, 콘트라스트 정보 등)를 저장하여 차후에 동일한 피사체(140)에 대하여 본 발명의 3차원 엑스선 영상장치를 사용하는 경우에 활용한다.
이상에서는 2개의 엑스선 발생기(104, 114)와 이에 상응하는 2개의 촬상수단(108, 118)을 구성요소로 한 경우를 설명하였지만, 본 발명의 사상의 범위 내에서 복수개의 엑스선 발생기와 이에 상응하는 복수개의 촬상수단을 구성요소로하여 본 발명에 따른 3차원 엑스선 영상장치를 구성할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 3차원 엑스선 영상장치의 동작설명을 위한 플로우 차트도이다. 동 도면을 참조하면, 3차원 엑스선 영상장치의 동작은 초기화 및 엑스선 교차점 형성단계(S210), 엑스선 영상촬영 및 영상 프레임 구성단계(S220), 영상 데이터의 인터리브 및 출력단계(S230) 및 엑스선의 교차점 재조정단계(S240)를 포함하여 이루어진다.
상기 초기화 및 엑스선 교차점 형성단계(S210)는 사용자(134)가 3차원 엑스선 영상장치를 동작시키기 위한 준비단계이다. 먼저, 피사체(140)를 상기 엑스선 발생기(104, 114)와 촬상수단(108, 118)사이에 위치시킨다. 피사체(140)는 엑스선 촬영을 필요로 하는 환자일 수 있다. 상기 촬상수단(108, 118)의 상호간이격거리(136)는 사람 눈의 미간거리인 6.2Cm 내지 6.6Cm로 고정되는 것이 바람직하다.
또한, 이 단계에서는 엑스선 제어부(120)의 제어에 따라서 엑스선(106, 116)의 교차점(146)이 상기 피사체(140) 내부에 형성되도록 조정한다. 교차점(146)은 좌측 엑스선 발생기(104)로부터 생성된 엑스선의 경로(106)와 우측 엑스선 발생기(114)로부터 생성된 엑스선의 경로(116)가 교차하는 점으로서, 피사체(140) 영상의 초점(142)에 해당하며 상기의 조정으로 영상의 해상도 및 콘트라스트를 함께 조정할 수 있다.
초점(142)의 위치조정은 좌안 엑스선 촬상수단(118)과 우안 엑스선 촬상수단(108)의 거리를 일정하게 유지하고 엑스선 발생기 구동 메카니즘(102, 112)을 통하여 좌측 엑스선 발생기(106)와 우측 엑스선 발생기(116)의 괘적을 움직여 교차각(138)을 조정함으로써 이루어진다. 또는 좌측 엑스선 발생기(104)와 우측 엑스선 발생기(114)의 엑스선의 방사경로(106,116)가 우안 엑스선 촬상수단(108)과 좌안 엑스선 촬상수단(118)의 촬영면에 수직이 되도록 엑스선 발생기 구동 메카니즘(102, 112)을 통하여 좌측 엑스선 발생기(104)와 우측 엑스선 발생기(114)를 조정함으로서 이루어진다.
이때 촬상수단 제어부(128)는 촬상수단 구동 메카니즘(128)을 통하여, 좌측 엑스선 발생기(104)와 우측 엑스선 발생기(114)의 엑스선의 방사경로(106,116)가 우안 엑스선 촬상수단(108)과 좌안 엑스선 촬상수단(118)의 촬영면에 수직이 되도록, 촬상수단(118, 108)을 구동하여 촬상수단(118, 108)의 교차각(138)를 조정할수 있다.
좌안 촬상수단(118)의 구동에 따른 교차각(138)의 변화량은 우안 촬상수단(108)의 구동에 따른 교차각 변화량과 일치하도록 좌안 촬상수단(118)과 우안 촬상수단(108)이 동시에 구동되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 엑스선 영상촬영 및 영상 프레임 구성단계(S220)는 엑스선 제어부(120)로부터 제어신호(144)를 수신한 촬상수단 제어부(122)의 제어에 의해 시작된다. 여기에서 제어신호(144)는 엑스선 발생기(104, 114)와 이에 상응하는 촬상수단(108, 118)이 동기적으로 동작하도록 제어하는 동기신호를 포함하는 것이 바람직하다.
촬상수단 제어부(122)는 상기 제어신호에 따라서 촬상수단(108, 118)에 상응하는 엑스선 발생기(108, 118)와 동기를 맞추어 촬상수단(108, 118)으로 하여금 피사체(140)의 엑스선 영상을 촬영토록 제어하고, 촬상수단(108, 118)으로부터 촬영된 엑스선 영상 데이터 즉, 우안 영상 데이터와 좌안 영상 데이터를 교대로 수신하여 이미지 처리한다.
여기에서, 이미지 처리란 표시수단(130)으로 출력될 이미지 프레임의 구성을 의미하는데, 출력될 이미지 프레임의 구성은 촬상수단(108, 118)으로부터 수평 동기신호 및 수직동기신호에 맞춰서 수신된 영상 데이터로 1프레임의 우안 영상 데이터와 1 프레임의 좌안 영상 데이터로 이루어진다.
그리고, 엑스선 촬상수단 제어부(122)는 시간이 경과함에 따라 상기 우안 영상 데이터를 홀수 번째 영상으로 3차원 디스플레이 제어부(124)로 전송하고, 상기 좌안 영상 데이터를 짝수 번째 영상으로 3차원 디스플레이 제어부(124)로 전송한다.
상기 영상 데이터의 인터리브 및 출력단계(S230)에서 3차원 디스플레이 제어부(124)는 촬상수단 제어부(122)에서 수신한 상기 1프레임의 우안 영상 데이터와 상기 1프레임의 좌안 영상 데이터를 인터리브(Interleave)하여 1영상 프레임을 구성한 후에 표시수단(130)인 LCD로 출력한다. 여기에서 인터리브란 상기 1프레임의 우안 영상 데이터의 홀수번째 수평 라인신호와 상기 1프레임의 좌안 영상 데이터의 짝수번째 수평 라인신호를 추출하여 이들 신호에 의하여 1영상 프레임을 구성하는 것을 의미한다.
표시수단(130) 전면에는 1프레임의 우안 영상 데이터와 상기 1프레임의 좌안 영상 데이터의 인터리브(Interleave)된 영상을 3차원으로 출력하기 위하여 3차원 영상수단(132)을 부착하고 이를 통하여 본 발명에 따른 3차원 엑스선 이미지 장치를 통해 촬영된 피사체는 사용자에게 3차원 영상으로 출력되게 된다.
3차원 영상수단(132)은 패러랙스 배리어(Parallax) 방식, 렌티큘러 시트(Lenticular Sheet) 방식, 및 시공간 분할 방식 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 엑스선의 교차점 재조정단계(S240)에서는 사용자(134)는 3차원 영상수단(132)을 통하여 출력된 피사체(140)의 영상을 시각으로 확인하고 상기 입력수단(126)을 통하여 엑스선 발생기 구동 메카니즘(102, 112)을 조정함으로써 엑스선 발생기(104, 114)에서 발생되는 엑스선(106, 116)의 교차점(142)의 위치를 재조정한다.
상기의 교차점 위치의 재조정 단계를 통하여 피사체 영상의 해상도 및 콘트라스트를 함께 조절할 수 있다. 교차점 위치의 재조정 단계에서 확정된 교차점(146)의 위치, 교차각(138) 및 콘트라스트 등의 상호 관련 데이터의 상관관계는 상기 메모리(128)에 저장되어 차후에 동일한 피사체(140)에 대한 본 발명에 따른 3차원 엑스선 영상장치의 동작 제어에 활용되는 것이 바람직하다.
본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시 예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하에 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면, 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야한다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 3차원 엑스선 영상장치는, 복수개의 엑스선 발생기와 이에 상응하는 복수개의 CCD 변환수단을 통하여 3차원 엑스선 영상을 제공함으로써, 사용자에게 다양한 입체적 엑스선 영상을 제공하는 효과가 있다.또한 사용자가 의사인 경우 제공되는 다양한 입체적 엑스선 영상에 근거하여 진료의 신뢰서 향상 및 다양한 영상 진단기법 개발의 기초기술로 활용되는 또 다른 효과가 있다.
Claims (5)
- 외부의 피사체를 투과하는 엑스선을 발생하는 복수개의 엑스선 발생기와;상기 복수개의 엑스선 발생기에 일대일 대응하여 상기 피사체를 투과한 엑스선 영상을 촬상하는 복수개의 촬상수단과;상기 복수개의 촬상수단으로부터 촬상된 영상을 순차적으로 수신하여 복수개의 출력 영상 데이터 프레임을 구성하는 엑스선 촬상수단 제어부와;상기 복수개의 엑스선 발생기가 순차적으로 엑스선을 발생하도록 제어하되, 상기 엑스선 발생기와 이에 대응하는 상기 촬상수단이 동기적으로 동작하도록 상기 엑스선 촬상수단 제어부에 제어신호를 제공하는 엑스선 제어부와;상기 촬상수단 제어부에서 구성된 복수개의 출력 영상 데이터 프레임을 인터리브하여 표시수단으로 출력하는 3차원 디스플레이 제어부를 포함하여 구성되는 3차원 엑스선 영상장치.
- 제 1항에 있어서,상기 복수개의 엑스선 발생기에서 발생된 엑스선의 교차점이 상기 피사체의 내부에 위치하도록 상기 복수개의 엑스선 발생기의 위치를 조정하는 엑스선 발생기 구동부를 더 포함하고,상기 제어부는 상기 엑스선 발생기 구동부를 제어하여 상기 복수개의 엑스선 발생기에서 발생된 엑스선의 교차각을 조정하는 것을 특징으로 하는 3차원 엑스선영상장치.
- 제 1항에 있어서,상기 복수개의 엑스선 발생기에서 발생된 엑스선의 교차점이 상기 피사체의 내부에 위치하도록 상기 복수개의 촬상수단의 교차동기를 조정하는 촬상수단 구동부를 더 포함하고,상기 촬상수단 제어부는 상기 제어부의 제어신호에 따라서 상기 촬상수단 구동부를 제어하여 상기 복수개의 엑스선 발생기에서 발생된 엑스선이 상기 복수개의 엑스선 발생기에 대응하는 촬상수단에 수직으로 입사되도록 촬상수단을 구동하는 것을 특징으로 하는 3차원 엑스선 영상장치.
- 제 1항에 있어서,상기 엑스선 발생기와 상기 촬상수단은 각각 두 개로 구성되고, 상기 두 개의 촬상수단의 사이 간격은 사람 눈의 미간 간격인 것을 특징으로 하는 3차원 엑스선 영상장치.
- 제 1항에 있어서,상기 표시수단의 전면부에는 3차원 영상수단을 부착하며, 상기 3차원 영상수단은 패러랙스 배리어방식, 랜티큘러 시트방식 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 3차원 엑스선 영상장치.
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