KR20040047641A

KR20040047641A - Ｘ선 제어 방법 및 ｘ선 촬영 장치

Info

Publication number: KR20040047641A
Application number: KR1020030084293A
Authority: KR
Inventors: 세가와고지; 세키구치쥰코; 후지야교코
Original assignee: 지이 메디컬 시스템즈 글로발 테크놀러지 캄파니 엘엘씨
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2004-06-05
Also published as: CN1535100A; EP1429588A2; US20040101105A1; JP2004173924A; EP1429588A3

Abstract

본 발명은, 검출된 X선 신호에 기초하여 화상을 생성하는 X선 촬영 장치용 X선 제어 방법으로, 피폭선량을 감소시킬 목적으로, 피검체에 대한 X선 피폭선량의 상한값을 설정하고(603), X선관의 튜브 전류는 피폭선량이 상한값을 초과하지 않도록 조정된다(606 - 610). 촬영 프로토콜에 기초하여 피폭선량의 예측값을 구하고, 예측값이 상한값을 초과할 때 촬영 프로토콜의 튜브 전류 설정값을 수정함으로써 튜브 전류의 조정이 행해진다.

Description

Ｘ선 제어 방법 및 Ｘ선 촬영 장치{X-RAY CONTROLLING METHOD AND X-RAY IMAGING APPARATUS}

본 발명은 X선 제어 방법 및 X선 촬영 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는, X선관의 튜브 전류를 제어하는 방법과, X선관의 튜브 전류를 제어하는 동안에촬영을 행하는 X선 촬영 장치에 관한 것이다.

종래의 X선 CT(Computed Tomography) 장치에서, X선관의 튜브 전류는 촬영을 개시하기 전에 설정된다(예를 들어, 특허 문헌 1을 참조)

(특허 문헌 1)

일본 특허 출원 공개 제 2001-43993 호(4 ~ 5 쪽, 도 5 ~ 9)

피검체가 가능한 최하의 X선 피폭선량에 노출되는 것이 바람직하지만, 상술한 방식의 튜브 전류의 설정은 주로 촬영시에 화상 화질이 중요시되고, 피폭선량의 감소는 반드시 중요시되지는 않는다.

따라서, 본 발명의 목적은 피폭선량을 감소시킬 수 있는 X선 제어 방법과, 이러한 방법에 의해 X선 제어를 행하는 X선 촬영 장치를 제공하는 것이다.

(1) 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일측면은, X선관으로부터의 X선을 피검체 상에 조사하여 투과된 X선을 검출하고, 검출된 X선 신호에 기초하여 화상을 생성하는 X선 촬영 장치용의 X선 제어 방법으로서, 피검체로의 X선 피폭선량의 상한값을 설정하는 단계와, 피폭선량이 상한값을 초과하지 않도록 X선관의 튜브 전류를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

(2) 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면은, X선관으로부터의 X선을 피검체 상에 조사하여 투과된 X선을 검출하고, 검출된 X선 신호에 기초하여 화상을 생성하는 X선 촬영 장치로서, 피검체로의 X선 피폭선량의 상한값을 설정하는 설정 수단과, 피폭선량이 상한값을 초과하지 않도록 X선관의 튜브 전류를 조정하는 조정 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

(1) 및 (2)에 기술된 본 발명의 측면에서, 피검체에 대하여 X선 피폭선량의 상한값을 설정하고, X선관의 튜브 전류는, 피폭선량이 상한값을 초과하지 않도록 조정되며, 따라서, 피검체로의 피폭선량은 감소된다.

바람직하게, 단층상 화상이 낮은 피폭선량에서 캡쳐될 수 있도록, X선 촬영 장치는 X선 CT 장치이다. 바람직하게, X선 CT 장치는, 광범위한 단층상 화상이 낮은 피폭선량으로 캡쳐될 수 있도록 나선형의 주사에 의해 X선 CT 장치가 촬영을 행한다.

바람직하게, 튜브 전류의 조정은, 촬영 프로토콜에 기초하여 피폭선량의 예측값을 구함으로써, 그리고, 낮은 피폭선량에서의 단층상 촬영이 적절히 행해질 수 있도록 예측값이 상한값을 초과할 때 촬영 프로토콜에서 튜브 전류 설정값을 수정함으로써, 달성된다.

바람직하게, 튜브 전류 설정값은, 단층상 화상의 화질이 슬라이스 위치와 무관하게 일정하게 유지될 수 있도록 각각의 슬라이스 위치에 대하여 지정된다. 바람직하게, 튜브 전류 설정값 I를

로 수정함으로써, 수정이 이루어지며, 여기서, 예측값은 Dc로 표시되고, 상한값은 Du로 표시되어, 단층상 화상의 화상 SD는 슬라이스 위치와 무관하게 일정하게 유지될 수 있다.

(3) 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면은 X선관으로부터의 X선을 피검체 상에 조사하고, 투과된 X선을 검출하고, 검출된 X선 신호에 기초하여 화상을 생성하는 X선 촬영 장치로서, 피검체로의 과거의 X선 피폭선량을 계산하는 계산 수단과, 계산된 피폭선량을 표시하는 표시 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 측면의 본 발명에서, 피검체로의 과거의 X선 피폭선량은 계산 수단에 의해 계산되고, 계산된 피폭선량은 표시 수단에 의해 표시되기 때문에, 새로운 촬영동안의 피폭선량은 감소될 수 있다.

바람직하게, 계산 수단은, 피폭선량이 올바르게 계산될 수 있도록, 피검체에 대한 과거의 촬영 데이터에 기초하여 피폭선량을 계산한다. 바람직하게, 계산 수단은, 데이터 획득이 용이하도록, 서버로부터 과거의 촬영 데이터를 획득한다. 바람직하게, 단층상 촬영동안의 피폭선량이 감소될 수 있도록, X선 촬영 장치는 X선 CT 장치이다.

따라서, 본 발명은 피폭선량을 감소시킬 수 있는 X선 제어 방법과, 이러한 방법에 의해 X선 제어를 행하는 X선 촬영 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 목적 및 다른 잇점은 첨부한 도면에서 설명되는 본 발명의 다음의 바람직한 실시예로부터 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 장치의 블록도,

도 2는 X선 검출기의 개략도,

도 3은 X선 검출기의 개략도,

도 4는 X선 방사/검출 장치의 개략도,

도 5는 X선 방사/검출 장치의 개략도,

도 6은 X선 방사/검출 장치의 개략도,

도 7은 스카우트 촬영의 개념도,

도 8은 오벌 비율(oval ratio)과 SD 비율의 관계를 도시하는 그래프,

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 장치의 동작의 흐름도,

도 10은 몸체축(body axis) 상의 X선 충돌 위치와 튜브 전류와의 관계를 도시하는 도면,

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 장치의 동작의 흐름도,

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 장치의 블록도,

도 13은 의학 화상 네트워크의 블록도,

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 장치의 동작의 흐름도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2 : 주사 갠트리4 : 촬영 테이블

6 : 조작 콘솔8 : 피검체

20 : X선관22 : 시준기

24 : X선 검출기24(i), 24(ik) : 검출 소자

26 : 데이터 수집부28 : X선 제어기

30 : 시준기 제어기34 : 회전부

36 : 회전 제어기60 : 데이터 처리 장치

62 : 제어 인터페이스64 : 데이터 수집 버퍼

66 : 저장 장치68 : 표시 장치

70 : 조작 장치72 : 통신 인터페이스

400 : X선 빔

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예가 첨부한 도면을 기준으로 상세히 설명될 것이다. 도 1은 본 발명의 일실시예인 X선 CT 장치의 블록도를 도시하고 있다. 본 장치의 구성은 본 발명에 따른 장치의 일실시예를 나타낸다. 본 장치의 동작은 본 발명에 따른 방법의 일실시예를 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 장치는 주사 갠트리(scan gantry)(2), 촬영 테이블(4) 및 조작 콘솔(6)을 포함한다. 주사 갠트리(2)는 X선관(20)을 가지고 있다. X선관(20)으로부터 방출되는 X선(도시 생략)은 시준기(collimator)(22)에 의해, 팬 형상의 X선 빔, 즉, 팬 빔으로 형성되어, X선 검출기(24)로 조사된다.

X선 검출기(24)는 팬 형상의 X선 빔의 확장 방향으로 어레이로서 동일 선상에 배열된 복수의 검출 소자를 가지고 있다. X선 검출기(24)의 구성은 추후에 상세히 설명될 것이다. X선관(20), 시준기(22) 및 X선 검출기(24)는 함께 X선 방사/검출 장치를 이루고, 이 장치는 추후에 상세히 설명될 것이다.

X선 검출기(24)는 데이터 수집부(26)와 결합되어 있다. 데이터 수집부(26)는 X선 검출기(24)내의 개별적인 검출 소자에 의해 검출되는 신호를 디지털 데이터로서 수집한다.

X선관(20)으로부터의 X선의 방사는 X선 제어기(28)에 의해 제어된다. X선관(20)과 X선 제어기(28)간의 상호 접속은 도면에서 생략되어 있다. 시준기(22)는 시준기 제어기(30)에 의해 제어된다. 시준기(22)와 시준기 제어기(30)의 상호 접속은 도면에서 생략되어 있다.

X선관(20) 내지 시준기 제어기(30)까지의 상술한 구성 요소는 주사 갠트리(2)의 회전부(34) 상에 장착된다. 회전부(34)의 회전은 회전 제어기(36)에의해 제어된다. 회전부(34)와 회전 제어기(36)간의 상호 접속은 도면에서 생략되어 있다.

촬영 테이블(4)은 피검체(도시 생략)를 주사 갠트리(2)내의 X선 방사 공간의 내외로 이송시키도록 구성되어 있다. 피검체와 X선 방사 공간과의 관계는 추후에 상세히 설명될 것이다.

조작 콘솔(6)은 데이터 처리 장치(60)를 가지고 있다. 데이터 처리 장치(60)는 예를 들어, 컴퓨터로 구성되어 있다. 데이터 처리 장치(60)는 제어 인터페이스(62)와 결합되어 있다. 제어 인터페이스(62)는 주사 갠트리(2) 및 촬영 테이블(4)과 결합되어 있다. 데이터 처리 장치(60)는 제어 인터페이스(62)를 통해 주사 갠트리(2)와 촬영 테이블(4)을 제어한다.

데이터 수집부(26), X선 제어기(28), 시준기 제어기(30), 및 주사 갠트리(2)내의 회전 제어기(36)는 제어 인터페이스(62)를 통해 제어된다. 이들 구성 요소와 제어 인터페이스(62)와의 개별적인 접속은 도면에서 생략되어 있다.

또한, 데이터 처리 장치(60)는 데이터 수집 버퍼(64)와 결합되어 있다. 데이터 수집 버퍼(64)는 주사 갠트리(2)의 데이터 처리부(26)와 결합되어 있다. 데이터 수집부(26)에서 수집된 데이터는 데이터 수집 버퍼(64)를 통해 데이터 처리 장치(60)에 입력된다.

데이터 처리 장치(60)는 데이터 수집 버퍼(64)를 통해 수집되는 복수의 뷰(view)에 대한 송신된 X선 데이터를 이용하여 화상 재구성을 실행한다. 화상 재구성은 예를 들어, 필터링된 역조사(backprojection) 기술을 이용하여 수행된다.

또한, 데이터 처리 장치(60)는 저장 장치(66)와 결합되어 있다. 저장 장치(66)는 몇몇 종류의 데이터, 프로그램 등을 저장한다. 촬영과 관련된 몇몇 종류의 데이터 처리는 저장 장치(66)에 저장된 프로그램을 실행하여 데이터 처리 장치(60)에 의해 실행된다.

데이터 처리 장치(60)는 표시 장치(68) 및 조작 장치(70)와 추가로 결합되어 있다. 표시 장치(68)는 재구성 화상 및 데이터 처리 장치(60)로부터 출력되는 다른 정보를 표시한다. 조작 장치(70)는 사용자에 의해 조작되어, 몇몇 종류의 명령어 및 정보를 데이터 처리 장치(60)로 공급한다. 사용자는 표시 장치(68) 및 조작 장치(70)를 이용하여 본 장치를 대화식으로 조작한다.

도 2는 X선 검출기(24)의 하나의 구성을 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 이러한 X선 검출기(24)는 1차원 어레이로 배열된 다수의 검출 소자(24(i))를 가진 멀티 채널의 X선 검출기이다. 참조 기호 'i'는 채널 번호를 나타내고, 예를 들어, 'i'=1 ~ 1000이다. 검출 소자(24(i))는 모두 원통형의 오목면(concavity)과 같이 곡면인 X선 충돌 표면을 형성한다.

대신에, X선 검출기(24)는 도 3에 도시된 바와 같이, 2차원 어레이로 배열된 복수의 검출 소자(24(ik))를 가진 검출기일 수 있다. 참조 기호 'k'는 행 번호를 나타내며, 예를 들어 'k'=1, 2, 3, 4이다. 동일 행 번호 'k'를 가진 검출 소자(24(ik))는 모두 하나의 검출 소자 행을 구성한다. X선 검출기(24)는 4개의 검출 소자 행을 가진 것으로 한정되는 것이 아니라, 거의 4개 행인 복수의 행을 가질 수 있다.

각각의 검출 소자(24(ik))는 예를 들어, 신틸레이터(scintillator)와 광다이오드의 조합으로 형성되어 있다. 검출 소자(24(ik))는 제한되지 않지만, 예를 들어, 카드뮴 텔루르(CdTe) 등을 이용한 반도체 검출 소자 또는, 크세논(Xe) 가스를 이용한 이온화 챔버 검출 소자일 수 있다.

도 4는 X선 방사/검출 장치내의 X선관(20), 시준기(22) 및 X선 검출기(24)간의 상호 관계를 도시하고 있다. 도 4(a)는 주사 갠트리(2)의 전면에서 본 도면이고, 도 4(b)는 측면에서 본 도면이다. 도시된 바와 같이, X선관(20)으로부터 방사되는 X선은 시준기(22)에 의해 팬 형상의 X선 빔(400)으로 형성되어, X선 검출기(24)로 조사된다.

도 4(a)는 팬 형상의 X선 빔(400)의 폭(extent)을 도시하고 있다. X선 빔(400)의 폭 방향은 X선 검출기(24)의 채널의 선형 배열의 방향과 일치한다. 도 4(b)는 X선 빔(400)의 두께를 도시하고 있다. X선 빔(400)의 두께 방향은 X선 검출기(24)의 검출 소자 행의 평행 배열의 방향과 일치한다.

촬영 테이블(4) 상에 놓인 피검체(8)는, 도 5에 예시적으로 도시된 바와 같이, 피검체의 몸체축이 이러한 X선 빔(400)의 팬 표면과 교차하는 X선 조사 공간내로 이송된다. 주사 갠트리(2)는 그 내부에 X선 방사/검출 장치를 포함하는 원통형의 구조를 가지고 있다.

X선 조사 공간은 주사 갠트리(2)의 원통형 구조의 내부 공간에 형성된다. X선 빔(400)에 의해 슬라이스되는 피검체(8)의 화상은 X선 검출기(24) 상에 조사된다. 피검체(8)를 관통하는 X선은 X선 검출기(24)에 의해 검출된다. 피검체(8)에충돌하는 X선 빔(400)의 두께, 'th'는 시준기(22)의 개구의 열린 정도에 따라 조절된다.

X선관(20), 시준기(22), 및 X선 검출기(24)로 구성된 X선 방사/검출 장치는 그들의 상호 관계를 유지하면서, 피검체(8)의 몸체축을 중심으로 하여 연속적으로 회전(즉, 주사)한다. 촬영 테이블(4)이 X선 방사/검출 장치의 회전과 동시에 피검체(8)의 몸체축 방향(화살표 42로 표시)으로 연속적으로 이동되는 경우에, X선 방사/검출 장치는 피검체(8)를 둘러싸는 나선형의 궤적을 따라 피검체(8)에 대하여 회전할 수 있어서, 나선형 주사로 일반적으로 불리우는 주사를 행할 수 있다. 촬영 테이블(4)이 고정된 상태에서 주사가 행해질 때, 고정된 슬라이스 위치에서의 주사, 즉, 축 주사(axial scan)가 행해진다.

복수(예를 들어, ca. 1000)의 뷰에 대한 조사 데이터는 주사 회전마다 수집된다. 조사 데이터의 수집은 X선 검출기(24), 데이터 수집부(26) 및 데이터 수집 버퍼(64)를 포함하는 시스템에 의해 행해진다.

X선 검출기(24)의 검출 소자 행의 수가 4일 때, 도 6에 도시된 바와 같이, 4개의 슬라이스에 대한 데이터가 동시에 수집된다. 데이터 처리부(60)는 4개의 슬라이스에 대한 조사 데이터를 이용하여 화상 재구성을 수행한다.

서로 인접하는 슬라이스의 중심 간의 거리를 's'로서 나타내고, 나선형 주사의 회전마다의 몸체축 방향으로의 X선 방사/검출 장치의 이동 거리를 'L'로서 나타내면, L/s는 일반적으로 나선형 주사의 피치이다.

이러한 주사에 앞서, 특정의 피검체(8)에 대한 피폭선량 조정이 행해진다.피폭선량 조정은 X선관에 있어서 튜브 전류-시간 곱(product), 즉 소위 밀리암페어-초(mAs)를 조절함으로써 이루어진다. 이하에서는, 튜브 전류-시간 곱을 단순히 튜브 전류라고 한다. 특정의 피검체(8)에 대한 튜브 전류 조정을 오토 밀리암페어(auto mA)라고 한다.

튜브 전류 조정에 있어서, 피검체(8)의 조사도(projection)가 측정된다. 도 7에 개념적으로 도시한 바와 같이, 조사도의 측정은 예를 들어, 0°(새지틀(sagital)) 방향과 90°(측면) 방향으로 X선 빔(400)에 의해 피검체(8)를 플루오르 촬영(fluoro-imaging)함으로써 이루어져서, 각각의 조사도를 획득한다. 이러한 플루오르 촬영을 이하에서는 스카우트 촬영(scout imaging)이라 한다.

이들 조사에 있어서, 각각의 조사 영역은 아래의 수학식에 의해 계산된다. 이러한 계산은 데이터 처리부(60)에 의해 행해진다. 동일한 것이 다음의 설명에 적용된다.

(1)

및

(2)

여기서, i : 채널 번호, proj_0degi: 새지틀 방향의 각각의 채널에 대한 조사 데이터, 및 proj_90degi: 측면 방향의 각각의 채널에 대한 조사 데이터이다.

수학식 (1) 및 (2)를 이용하여 계산된 조사 영역은 동일값을 가질 것이다.

새지틀 및 측면 조사에 있어서, 각각의 중심 값은 다음 수학식을 이용하여계산된다.

(3)

및

(4)

여기서, cent + 50 : 중심 채널 번호에 50을 더하여 얻은 수, 및 cent - 49 : 중심 채널 번호로부터 49를 빼서 얻은 수이다.

이하에서는, Proj_0deg를 새지틀 중심값이라 하며, proj_90deg를 측면 중심값이라 한다.

중심값은 피검체(8)의 단면이 타원형이다고 가정할 때 오벌 비율(oval ratio)을 계산하는데 사용된다. 오벌 비율은 다음 수학식에 의해서 주어진다.

(5)

오벌 비율의 분자와 분모는 오벌 비율이 1 미만의 값을 갖도록 설정된다는 것을 알아야 한다. 따라서, 새지틀 중심값이 머리 부분에서와 같이 측면 중심값보다 크다면, 상술한 수학식과는 대조적으로, 새지틀 중심값이 분자에 설정되고 측면 중심값이 분모에 설정된다. 보다 큰 값을 가지는 새지틀 중심값과 측면 중심값 중 하나는 타원의 메이저 축에 대응하며, 보다 작은 값을 가지는 다른 하나의 값은 마이너 축에 대응한다.

새지틀 방향 또는 측면 방향으로 플루오르 촬영되는 하나의 조사만을 얻는것이 가능하다. 이 경우에, 조사 영역은 플루오르 촬영의 방향에 따라 수학식 (1) 또는 (2)로부터 얻게 되며, 유사하게, 조사의 중심값은 플루오르 촬영의 방향에 따라 수학식 (3) 또는 (4)로부터 얻게 된다.

조사 영역, 새지틀 중심값, 측면 중심값의 관계는 다음의 수학식에 의해 주어진다.

(6)

여기서, S : 오벌 계수

I : 오벌 오프셋이다.

따라서, 조사 영역, 새지틀 중심값 및 측면 중심값 중 2개를 알고 있다면, 남은 하나의 값은 산술적으로 결정될 수 있다.

조사 영역과 하나의 중심값을 하나의 방향으로 플루오르 촬영하는 것으로부터 알게 되면, 다른 중심값은 다음의 수학식에 의해 결정된다.

(7)

여기서, proj_measure : 측정값에 의해 알게 되는 중심값이다.

따라서, proj_measure이 새지틀 중심값인 경우, 오벌 비율은

(8)

에 의해 주어지고, proj_measure이 측면 중심값인 경우, 오벌 비율은

(9)

에 의해 주어진다.

또한, 이 경우에, 분자와 분모는 오벌 비율이 1미만이도록 설정된다는 것을 쉽게 알 수 있다.

재구성된 화상의 화질이 화상 SD(image Standard Deviation)에 의해 표현된다. 피검체가 원형 단면을 가지고 있을 때의 화상 SD는 특정의 기준 피폭선량하에서의 조사 영역의 함수이고, 다음의 수학식에 의해 주어진다.

(10)

여기서, α, β, γ : 튜브 전압(kV) 등에 따라 변하는 상수이다.

피검체가 타원형의 단면을 가지고 있는 경우에, 화상 SD는 오벌 비율에 따라 변한다. 조사 영역이 상수라고 가정하면, 오벌 비율과 화상 SD의 변동 비율과의 관계는 다음의 수학식에 의해 주어진다.

(11)

여기서, A, B : 상수이다.

수학식 (11)의 관계는 도 8의 그래프에 의해 나타난다. 도시된 바와 같이, oval_ratio가 1일 때, SD 비율은 1이다. 즉, 화상 SD는 단면이 원형일 때 변하지 않는다.

이러한 관계로부터, 피검체가 타원형의 단면을 가지고 있는 경우, 수정된 화상 SD는 다음의 수학식에 의해 단면의 형태에 대하여 결정된다.

(12)

수정된 화상 SD는, 피검체(8)이 기준 피폭선량에 의해 촬영될 때의 재구성된 화상의 화상 SD에 대한 예측값이다. 재구성된 화상에 대한 화상 SD의 목표값이 미리 결정되어 있기 때문에, 목표값을 만족하는 화상이 얻어지도록 피폭선량이 설정되어야 한다.

화상 SD의 예측값과 기준 피폭선량간의 관계와, 화상 SD의 목표값과 필요한 피폭선량간의 관계는 다음의 수학식에 의해 주어진다.

(13)

여기서, image_SD_target: 화상 SD의 목표값,

image_SD_predicted: 화상 SD의 예측값(=image_SD'),

mAs_reference: 기준 피폭선량,

mAs_scan: 필요한 피폭선량, 및

(14)

이다.

'두께"는 피검체(8)의 등(等) 중심에서의 X선 빔(400)의 두께이다.

수학식 (13)으로부터, 필요한 피폭선량은 다음과 같이 얻어진다.

(15)

따라서, 필요한 피폭선량에 대응하는 튜브 전류는 다음과 같이 얻어진다.

(16)

여기서, 'scan_time'은 본 장치의 주사 시간, 즉, X선 방사/검출 장치의 1회전 동안의 시간 주기이다.

도 9는 상술한 바와 같이, 스카우트 촬영에서 튜브 전류 계산까지의 동작에 대한 흐름도를 도시한다. 도시한 바와 같이, 스카우트 촬영은 단계(502)에서 행해진다. 스카우트 촬영에 의해서, 피검체(8)는 몸체축 방향으로의 특정 범위에 걸쳐서 새지틀 방향과 측면 방향 중 하나 또는 둘다의 방향으로 플루오르 촬영되고, 몸체축 상의 위치에서의 각각의 조사가 얻어진다.

다음에, 단계(504)에서, 위치 측정(localization)이 행해진다. 위치 측정은 스카우트 촬영에 의해 얻어지는 플루오르 범위의 화상에서의 몸체축 상의 주사 시작점과 끝점을 지정하기 위한 것이다. 이것은 촬영된 범위의 폭을 결정하고, 나선형 주사에 있어서, 피치마다의 주사 위치를 결정한다. 위치 측정은 조작 장치(70)를 통해 사용자에 의해 행해진다.

다음에, 단계(506)에서, 화상 SD의 목표값이 입력된다. 조작 장치(70)를 통해 사용자에 의해 입력이 행해진다. 본 장치에 사전 저장된 표준값이 화상 SD의 목표값 용도로 사용되는 경우에, 디폴트에 의한 입력이 가능하다.

다음에, 단계(508)에서, 화상 SD가 계산된다. 화상 SD를 계산할 때, 조사 영역이 먼저 얻어진다. 스카우트 촬영이 새지틀 방향과 측면 방향으로 행해질 때, 각각의 조사 영역은 수학식 (1)과 (2)로부터 얻어지며, 스카우트 촬영이 이들 방향 중 하나의 방향으로 행해질 때, 조사 영역은 그 방향에 따라서 수학식 (1) 또는 (2)로부터 얻어진다. 그 다음, 화상 SD가 조사 영역을 이용하여 수학식 (10)으로부터 계산된다. 화상 SD는 나선형 주사의 모든 피치에 대하여 계산된다. 아래에설명되는 값의 계산은 동일 방식으로 또한 행해진다.

다음에, 단계(510)에서, 수정된 화상 SD가 계산된다. 수정된 화상 SD를 계산하기 전에, 새지틀 중심값과 측면의 중심값이 수학식 (3)과 (4)로부터 각각 얻어지며, 오벌 비율은 수학식 (5)로부터 얻어진다. 대안으로, 새지틀 중심값 또는 측면 중심값은 수학식 (3) 또는 (4)로부터 얻어지며, 측면 중심값 또는 새지틀 중심값은 수학식 (7)로부터 얻어지며, 오벌 비율은 수학식 (8) 또는 (9)로부터 얻어진다. SD 비율은 오벌 비율을 이용하여 수학식 (11)로부터 얻어지며, SD 비율은 수학식 (12)로부터 그 수정된 화상 SD를 계산하는데 사용된다.

다음에, 단계(512)에서, 피폭선량이 계산된다. 피폭선량 계산은 수학식 (15)에 따라서 수행된다. 이 수학식에서, 단계(506)에서의 화상 SD의 목표값 입력은 image_SD_target로서 사용되며, 상술한 바와 같이 얻어진 2개의 수정된 화상 SD는 image_SD_predicted로서 사용된다. 따라서, 2개의 피폭선량이 계산된다.

다음에, 단계(514)에서, 튜브 전류가 계산된다. 튜브 전류 계산은 수학식 (16)에 따라서 행해진다. 도 10의 실선은 계산된 예시적인 튜브 전류를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 튜브 전류는 몸체축 상의 모든 위치에 대하여 얻어진다. 파선으로 표시된 튜브 전류는 추후에 설명될 것이다. 다음에, 단계(516)에서, 튜브 전류에 대한 계산된 값은 메모리에 저장된다. 따라서, 튜브 전류는 나선형의 주사의 모든 피치에 대하여 저장된다.

본 장치의 일반적인 동작이 설명된다. 도 11은 본 장치의 일반적인 동작에대한 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 단계(602)에서, 피폭선량의 상한값이 지정된다. 표시 장치(68)와 조작 장치(70)를 통해 사용자에 의해 지정이 행해진다. 표시 장치(68)와 조작 장치(70)로 구성된 부분은 본 발명의 설정 수단의 일실시예이다.

피폭선량은 DLP(Dose Length Product)를 이용하여 설정된다. DLP의 단위는 mGy·cm(milligray·centimeter)이다. DLP에 대한 상한값은 예를 들어, 300mGy·cm으로서 지정된다. 이하에서는, DLP에 대한 상한값을 DLPu이라고 한다.

다음에, 단계(604)에서, 촬영 프로토콜이 지정된다. 오토 밀리암페어가 사용되는 경우에, 프로토콜 지정은 도 9에 도시된 동작에 의해 이루어진다. 오토 밀리암페어에 의해, 특정 피검체(8)에 대한 튜브 전류가 설정된다. 오토 밀리암페어가 사용되지 않을 때, 사용자가 원하는 촬영 프로토콜이 지정되고, 튜브 전류가 또한 원하는 값으로 설정된다.

다음에, 단계(606)에서, 피폭선량에 대한 예측값이 계산된다. 피폭선량의 예측값 계산은 튜브 전류 설정값을 기초로 하여 이루어진다. 특히, 튜브 전류 설정값에 기초하여, CTDIvol(CT Dose Index volume)이 먼저 계산된다. 튜브 전류에 기초한 CTDIvol의 계산은 소정의 알고리즘을 이용하여 실행된다. 대안으로, CTDIvol은 예를 들어, CTDIvol와 모형(phantom)을 이용한 튜브 전류간의 사전 측정된 관계로부터 알게 된다. CTDIvol의 단위는 mGy이다. 피폭선량의 예측값은 CTDIvol에 몸체축 방향의 촬영된 길이를 곱하여 얻어진다. 피폭선량의 예측값은 이하에서는 DLPc로 표시될 수 있다.

피폭선량에 대한 상한값은 DLP보다는 CTDIvol에 의해 설정될 수 있다는 것을 알아야 한다. 이 경우에, 피폭선량의 예측값은 CTDIvol로서 또한 얻어진다. 상한값과 CDDIvol에 대한 예측값은 이하에서는 CTDIvolu와 CTDIvolc로 각각 표시될 수 있다.

다음에, 단계(608)에서, 예측값이 상한값보다 큰 지 여부를 결정한다. 예측값이 상한값보다 크다면, 단계(610)에서 튜브 전류가 수정된다. 튜브 전류가 오토 밀리암페어에 의해 설정된 경우에, 튜브 전류의 수정은 다음의 수학식에 따라서 행해진다.

여기서, I는 오토 밀리암페어에 의해 설정된 튜브 전류, 즉, 수정되지 않은 튜브 전류이고, I'는 수정된 튜브 전류이다. 이러한 수정에 의해서, 도 10의 실선으로 표시된 오토 밀리암페어에 의한 튜브 전류는 예를 들어, 도 10의 파선으로 표시되는 튜브 전류로 수정된다.

튜브 전류(I)가 오토 밀리암페어를 이용하지 않고 설정되었다면, 튜브 전류의 수정은 다음과 같이 이루어진다. 상한값 DLPu은 촬영된 길이로 분할되어 CTDIvol를 얻으며, 튜브 전류는 상술한 알고리즘을 반전함으로써 CTDIvol에 기초하여 얻어진다. 대안으로, 튜브 전류는 CTDIvol과 튜브 전류간의 사전 측정된 관계에 기초하여 얻어질 수 있다. 상한값이 CTDIvol을 이용하여 설정되면, 튜브 전류는 촬영 길이에 의해 분할되지 않고 CTDIvol로부터 얻어질 수 있다. 단계(606 - 610)의 처리를 실행하는 데이터 처리 장치(60)는 본 발명의 조정 수단의 일실시예이다.

대안으로, 튜브 전류 수정은 다음의 수학식을 이용하여 행해질 수 있다. 이것은 튜브 전류 수정을 보다 용이하게 한다.

다음에, 단계(612)에서, 주사가 행해진다. 주사는 상술한 바와 같이 수정된 튜브 전류를 이용한다. 이로써, 피폭선량이 상한값을 초과하지 않고 주사를 행할 수 있다. 예측값이 상한값을 초과하지 않으면, 수정되지 않은 튜브 전류는 피폭선량이 상한값을 초과하지 않은 주사를 행하는데 사용된다. 다음에, 단계(614)에서, 화상 재구성이 행해진다. 단계(616)에서, 재구성된 화상은 표시 장치(68) 상에 표시되어, 메모리에 저장된다.

상술한 설명이 나선형 주사가 행해지는 경우에 대해서 설명되었지만, 본 기술은 나선형 주사의 경우에만 한정되는 것이 아니라, 축 주사를 행할 때 유사한 효과를 얻을 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있다.

도 12는 본 발명의 일실시예인 X선 CT 장치의 블록도를 도시한다. 본 장치의 구성은 본 발명에 따른 장치의 일실시예를 나타낸다. 도 12에서, 도 1에 도시된 부분과 유사한 부분은 동일 참조 부호로 표시되고, 그에 대한 설명은 생략한다.

본 장치는 통신 인터페이스(72)를 포함한다. 통신 인터페이스(72)는 외부 통신 네트워크와 데이터 처리 장치(60) 사이에 배치된다. 데이터 처리 장치(60)는 통신 인터페이스(72)를 통해 외부측과 데이터를 교환한다.

도 13은 본 발명이 속하는 의학 촬영 네트워크의 블록도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 화상 서버(802)와 복수의 X선 촬영 장치(812, 814,..., 81n)는 통신 회로(820)를 통해 접속되어 의학 촬영 네트워크를 구성한다. X선 촬영 장치(81i)(i : 2, 4,...,n)는 예를 들어, X선 CT 장치이다. 그러나, X선 촬영 장치는 X선 CT 장치로 한정되는 것이 아니라, X선 플루오르 범위의 촬영 장치와 같이, X선을 이용하여 촬영을 행하는 적절한 촬영 장치일 수 있다.

화상 서버(802)는 각각의 X선 촬영 장치(81i)(i : 2, 4,...,n)에 의해 캡쳐된 화상와 관련 정보를 저장한다. 각각의 X선 촬영 장치(81(i))에 의해 정보가 액세스된다. 화상 서버(802)로부터 떨어진 다른 화상 서버(902)가 통신 회로를 통해 접속되어 있는 경우에, X선 촬영 장치(81(i))는 화상 서버(902)를 액세스할 수 있다. 화상 서버(802, 902)는 본 발명의 서버의 일실시예를 나타낸다.

본 장치는 화상 서버(802)(또는 902, 또는 모두)에 액세스하여 특정 환자에 대한 과거 정보를 획득하고, 그 환자가 떨어져서 노출되는 X선 피폭선량을 그 과거 정보를 기초로 하여 계산하고, X선 피폭선량을 표시 장치(68) 상에 표시할 수 있도록 구성된다.

특히, 도 14의 흐름도에 도시된 바와 같이, 단계(702)에서의 환자 정보의 입력 시에, 데이터 처리 장치(60)는 단계(704)에서 촬영의 과거 정보를 획득하고, 단계(706)에서 피폭선량을 계산한다. 따라서, 예를 들어, 과거 몇년에 걸친 피폭선량을 구하게 되어, 단계(708)에서 표시한다.

단계(704, 706)에서 처리를 실행하기 위한 데이터 처리 장치(60)는 본 발명의 계산 수단의 일실시예이다. 단계(708)에서 표시를 실행하기 위한 표시 장치(68)는 본 발명의 표시 수단의 일실시예이다.

따라서, 본 장치의 사용자는 환자에 대하여 날짜를 기입한 피폭선량을 알 수 있다. 피폭선량은 현재 또는 미래의 촬영을 위해 기준 데이터로서 효율적으로 사용되어, 환자로의 피폭선량의 총 양을 감소시킬 수 있다.

본 발명이 상술한 바람직한 실시예를 기준으로 설명되어 있지만, 당업자에 의해 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 이들 실시예에 대해 몇몇 변경 및 대체가 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적인 범위는 단지 상술한 실시예만을 포함하고자 하는 것이 아니고 첨부한 청구범위에 포함되는 모든 실시예를 포함할 수 있다.

본 발명의 여러 광범위한 상이한 실시예가 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 구성될 수 있다. 본 발명은 첨부된 청구범위에 정의된 것을 제외하고, 본 명세서에 기술된 특정 실시예로 제한되는 것은 아니다는 것을 알아야 한다.

Claims

X선관으로부터의 X선을 피검체에 조사하여 투과된 X선을 검출하고, 검출된 X선 신호에 기초하여 화상을 생성하는 X선 촬영 장치용의 X선 제어 방법에 있어서,

상기 피검체에 대하여 X선 피폭선량의 상한값을 설정하는 단계와,

상기 피폭선량이 상기 상한값을 초과하지 않도록 상기 X선관의 튜브 전류를 조정하는 단계

를 포함하는 X선 제어 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 X선 촬영 장치는 X선 CT 장치인 X선 제어 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 X선 CT 장치는 나선형 주사에 의해서 촬영을 행하는 X선 제어 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 튜브 전류를 조정하는 상기 단계는, 촬영 프로토콜에 기초하여 피폭선량의 예측값을 구하고, 상기 예측값이 상기 상한값을 초과할 때 상기 촬영 프로토콜의 튜브 전류 설정값을 수정함으로써, 행해지는 X선 제어 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 튜브 전류 설정값은 각각의 슬라이스 위치에 대하여 설정되는 X선 제어 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 조정 단계는 튜브 전류 설정값(I)을

로 수정함으로써 행해지며, 여기서, 상기 예측값은 Dc로 표시되고, 상기 상한값은 Du로 표시되는 X선 제어 방법.
X선관으로부터의 X선을 피검체 상에 조사하여 투과된 X선을 검출하고, 검출된 X선 신호에 기초하여 화상을 생성하는 X선 촬영 장치에 있어서,

피검체에 대하여 X선 피폭선량의 상한값을 설정하는 설정 장치와,

상기 피폭선량이 상기 상한값을 초과하지 않도록, 상기 X선관의 튜브 전류를조정하는 조정 장치

를 포함하는 X선 촬영 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 X선 촬영 장치는 X선 CT 장치인 X선 촬영 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 X선 CT 장치는 나선형 주사에 의해서 촬영을 행하는 X선 촬영 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 조정 장치는 촬영 프로토콜에 기초하여 피폭선량의 예측값을 구하고, 상기 예측값이 상기 상한값을 초과할 때 상기 촬영 프로토콜의 튜브 전류 설정값을 수정하는 X선 촬영 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 튜브 전류 설정값은 각각의 슬라이스 위치에 대하여 설정되는 X선 촬영장치.
제 11 항에 있어서,

상기 조정 장치는 튜브 전류 설정값(I)을

로 수정하며, 여기서, 상기 예측값은 Dc로 표시되고, 상기 상한값은 Du로 표시되는 X선 촬영 장치.
X선관으로부터의 X선을 피검체 상에 조사하여 투과된 X선을 검출하고, 검출된 X선 신호에 기초하여 화상을 생성하는 X선 촬영 장치에 있어서,

상기 피검체에 대한 과거 X선 피폭선량을 계산하는 계산 장치와,

상기 계산된 피폭선량을 표시하는 표시 장치

를 포함하는 X선 촬영 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 계산 장치는 상기 피검체에 대한 과거 촬영 데이터에 기초하여 상기 피폭선량을 계산하는 X선 촬영 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 계산 장치는 상기 과거 촬영 데이터를 서버로부터 획득하는 X선 촬영 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 X선 촬영 장치는 X선 CT 장치인 X선 촬영 장치.