KR20050061339A - 단층촬영장치 - Google Patents

Abstract

X선 단층화상용 화소데이터를 재생하는 재구성처리에 있어서, X선조사축이 X선관과 FPD의 회전축과 직교하는 1매의 평면 위에 항상 존재한다고 가정하여 간결한 재구성용 알고리즘을 이용하는 동시에, 재구성처리시에 X선관 및 FPD의 회전축과 X선조사축의 사이에서 발생하는 기계적 어긋남을 수정한 수정 파라미터를 재구성용 알고리즘에 설정한다. 따라서, 기계적 어긋남에 기인해서 생기는 오차를, 재구성용 알고리즘에 수정 파라미터를 설정하는 정도의 간단한 데이터처리만으로, 재구성용 알고리즘이 갖는 데이터처리 부하의 경량성을 손상하지 않고 회피한다.

Description

단층촬영장치{RADIOGRAPHIC APPARATUS}

본 발명은, 콘(cone) 모양 빔의 방사선 조사(照射)용의 방사선조사수단과 투과방사선 상(像)검출용의 방사선면(放射線面) 검출수단과 피검체를 지나는 직선을 회전축으로 하여 회전시켜 피검체의 관심 부위를 주사함과 동시에, 콘 모양 빔의 방사선의 조사에 따라 방사선면검출수단으로부터 출력되는 방사선 상(像)검출데이터와 재구성용 알고리즘에 기초하여 단층화상용 화소데이터를 재구성처리하는 단층촬영장치에 관한 것으로, 특히 방사선조사수단과 방사선면검출수단의 회전축과 방사선조사축과의 사이에 발생하는 기계적 어긋남에 의해 초래되는 데이터처리 부하의 경감을 도모하기 위한 기술에 관한 것이다.

상기 종류의 단층촬상장치의 하나로서 C형 아암 구동식의 X선 단층촬영장치가 있다. 종래의 C형 아암 구동식의 X선 단층촬영장치는, 도1에 도시한 바와 같이, 콘 모양 빔의 X선 조사용의 X선관(방사선조사수단)(51)과 플랫 패널형 등의 투과 X선 상(傷)검출용의 X선면 검출기(방사선면검출수단)(52)가 C형 아암(53)의 일단과 타단에 대향 배치되어 있다. C형 아암(53)의 구동에 의해 피검체 M을 사이에 두고 2개의 원호(圓弧)궤도를 대향하여 설정한다. 그리고, 양 원호궤도의 어느 한쪽의 원호궤도 상에 X선관(51)을 이동시키는 것과 동기(同期)하여, 다른 쪽의 원호궤도 상에 X선면 검출기(52)를 X선관(51)과의 간격이 일정해지도록 이동시킨다. 소정의 원호 주사(走査)를 할 경우는, 피검체 M을 사이에 두고 X선관(51)과 X선면 검출기(52)를 개별로 주사하여, 피검체 M의 관심 영역의 3차원 볼륨 데이터를 생성하는 화상 재구성처리 (이하, 단지 「재구성처리」라 한다)을 하기 위한 단층촬영을 행하고 있다.

또한, 화상 재구성처리로서는, X선관(51)과 X선면 검출기(52)를 구동하고, 주사(走査) 각 위치에서 검출된 피검체 M의 관심 영역에 관한 필터링 처리후의 일군(一群)의 데이터를, 촬영된 피검체 M의 관심 영역에 가상적으로 설정되는 3차원 격자군의 소정의 격자점에 역(逆)투영하여, 관심 영역의 3차원 볼륨 데이터를 생성하는 재구성처리를 행하고 있다(예컨대, 일본 특개2002-267622호 공보의 제7, 제8 페이지 및 도9, 도10을 참조).

그러나, 종래의 X선 단층촬영장치는, X선관(51)과 X선면 검출기(52)의 회전축(RA)과 방사선조사축(XA)과의 사이에 발생하는 기계적 어긋남에 기인하여 과중한 데이터 처리가 가해진다고 하는 문제가 있다.

종래 장치의 경우, 재구성처리에 있어서의 재구성용 알고리즘은, 회전축(RA)과 직교하는 1매의 평면상에 X선조사축(XA)이 항상 존재한다고 가정함으로써 알고리즘의 간결화가 도모되고 있다. 그렇지만, X선조사축(XA)과 회전축(RA)의 사이에 기계적 어긋남이 생겨서 X선조사축(XA)이 있어야 할 평면으로부터 벗어나서 상대적으로 기울어지는 경우가 있다.

즉, X선관(51) 측으로부터 바라 보아서 X선조사축(XA)이 평면에 대하여 기울어지지 않는다고 가정하면, 도2에 도시한 바와 같이, 관심 부위에 설정된 입방체의 격자점 매트릭스(V)의 일면만이 보인다. 이에 대하여, X선조사축(XA)이 평면에 대하여 기울면, 도3에 도시한 바와 같이, 관심 부위에 설정된 입방체의 격자점 매트릭스(V)의 두 면이 보인다. 구체적으로는, 도3과 같이 되어 있는 것에 관계없이 도2라고 가정하여 재구성처리하면, 격자점 매트릭스(V) 중의 각 격자점 J와 X선면 검출기(52)의 X선검출면상의 대응점인 검출점 K와의 위치 어긋남이 발생한다. 즉, 이 위치 어긋남상태에서 취득된 X선 화상용 화소데이터에 근거해서 X선촬(撮) 재구성처리를 하면, 데이터처리의 결과에 X선조사축(XA)의 상대적인 경사에 기인하는 오차가 포함되어버린다.

그 결과, 최종적인 X선 단층화상에 아티팩트(위상(僞像))가 출현한다고 하는 문제가 있다.

상술한 바와 같이, 상시 존재해야 할 회전축의 평면에 대하여 X선조사축(XA)이 상대적으로 기운 때라도, 적정한 재구성처리를 하기 위해서, 재구성용 알고리즘으로서 X선조사축(XA)의 경사에 대처하는 복잡한 연산 스텝이 갖추어진 고도의 별도 알고리즘을 이용하거나, X선면 검출기(52)로부터 출력되는 X선 상검출데이터의 전부에 X선조사축(XA)의 기울기의 양에 따른 데이터 변환을 실시하거나 하여 재구성 처리를 하고 있다.

그러나, 이러한 경우 복잡한 연산 스텝이 포함됨에 따른 알고리즘의 고도화나, X선 상검출데이터의 전부에 데이터 변환을 실시하는 전(前)처리는, 필연적으로 데이터처리의 부하를 대폭 증가시키게 된다. 또한, 상술한 알고리즘을 이용하는 경우, 격자점 J와 X선면 검출기의 검출점 K의 위치 어긋남에 의하여, 도3에 도시된 바와 같이, 검출점 K가 배열 방향으로 기울어진 상태에서 수집되는 X선 상검출데이터는, 도2에 도시한 바와 같이, 각 격자점 J로부터 행(行) 또는 열(列)방향으로 연속적으로 나란한 데이터로서 기억되지 않는다. 그 대신에, 검출점 K의 행 또는 열방향으로 건너뛰어 간헐적으로 나란한 데이터로 기억된다. 따라서, 간헐적으로 기억된 X선 상검출데이터를 읽어내는 것은, 소량의 데이터를 간헐적으로 읽어내는 것이 된다. 그 결과, 데이터 전송속도가 빠른 이른바 캐쉬메모리(cache memory)에 한번에 연속하여 사용하는 데이터를 읽어내어 일시(一時) 기억하면서 효율적인 연산처리를 하는 것을 도모할 수 없다고 하는 불편함이 생긴다.

본 발명은, 이러한 사정에 착안하여 이루어진 것으로서, 방사선조사수단과 방사선면검출수단의 회전축과 방사선 조사축과의 사이에 발생하는 기계적 어긋남에 부수되어 가해지는 데이터처리 부하의 경감을 꾀할 수 있는 단층촬영장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 이러한 목적을 달성하기 위해서, 다음과 같은 구성을 채용한다.

피검체의 관심 부위에 콘 모양 빔의 방사선을 조사하는 방사선조사수단과, 콘 모양 빔의 방사선조사에 따라 생기는 피검체의 투과방사선 상(像)을 검출하는 방사선면검출수단과, 상기 방사선조사수단과 상기 방사선면검출수단을 피검체의 관심 부위를 사이에 두고 대향한 상태를 유지한 채로 피검체를 지나는 직선을 회전축으로 하여 회전시켜서 관심 부위를 주사하는 촬상계 주사수단과, 콘 모양 빔의 방사선의 조사에 따라 상기 방사선면검출수단으로부터 출력되는 방사선 상검출데이터와 재구성용 알고리즘에 기초하여, 피검체의 관심 부위에 가상적으로 설정되는 격자점 매트릭스에 대해서 단층화상용 화소데이터의 재구성처리를 하는 재구성처리수단을 갖춘 단층촬영장치에 있어서, 상기 재구성처리수단에 이용될 수 있는 재구성용 알고리즘은, 아래와 같다.

(A)상기 방사선조사수단과 상기 방사선면검출수단의 회전축과 직교하는 평면 상에 방사선조사축이 항상 존재한다고 가정하고,

(B)상기 재구성처리수단에 의한 재구성처리시에 재구성용 알고리즘에 설정되는 파라미터가, 상기 방사선조사수단과 상기 방사선면검출수단의 회전축과 방사선조사축과의 사이에 발생하는 기계적 어긋남을 수정하는 수정 파라미터이다.

본 발명의 단층촬영장치에 의하면, 방사선단층촬영을 실행할 경우, 방사선촬상계 주사수단에 의해, 콘 모양 빔의 방사선조사용의 방사선조사수단과 투과 방사선 상검출용의 방사선면검출수단을 피검체의 관심 부위를 사이에 두고 대향한 상태를 유지한 채로 피검체를 지나는 직선을 회전축으로 하여 회전시켜서 관심 부위를 주사한다. 동시에, 콘 모양 빔의 방사선의 조사에 따라 방사선면검출수단으로부터 출력되는 방사선 상검출데이터와 재구성용 알고리즘에 기초하여 관심 부위에 가상적으로 설정한 격자점 매트릭스에 대하여 단층화상용 화소데이터의 재구성처리를 재구성처리수단에 의해 행한다.

또한, 재구성처리수단에 있어서의 방사선단층화상용 화소데이터의 재구성처리를 할 때에, 방사선조사수단과 방사선면검출수단의 회전축과 직교하는 평면 상에 방사선조사축이 항상 존재한다고 가정해서 재구성용 알고리즘을 이용할 수 있다. 요컨대, 재구성처리수단으로 행하는 재구성처리시에 방사선조사수단과 방사선면검출수단의 회전축과 방사선조사축과의 사이에서 발생하는 기계적 어긋남을 수정하는 수정 파라미터가 재구성용 알고리즘에 설정된다.

이와 같이, 재구성처리수단에 있어서의 방사선단층화상용 화소데이터를 재생하는 재구성처리로는 다음과 같은 처리를 행한다. 방사선조사수단과 방사선면검출수단의 회전축과 직교하는 평면 상에 방사선조사축이 항상 존재한다고 가정하여, 간결한(데이터처리 부하가 가볍다) 재구성용 알고리즘을 이용한다. 동시에, 재구성 처리수단에 의해 행하여지는 재구성처리시에 재구성용 알고리즘에 방사선조사수단과 방사선면검출수단의 회전축과 방사선조사축과의 사이에서 발생하는 기계적 어긋남을 수정한 수정 파라미터를 설정하는 구성을 구비한다. 그 때문에, 방사선조사수단과 방사선면검출수단의 회전축과 방사선조사축과의 사이에서 발생하는 기계적 어긋남에 의해 데이터 처리결과에 발생하는 오차의 회피를, 재구성용 알고리즘에 수정 파라미터를 설정해서 간단한 데이터처리로 행할 수 있다. 즉, 재구성용 알고리즘이 가지는 데이터 처리부하의 경량성(輕量性)을 손상하지 않고 고속의 데이터 처리가 실현될 수 있다.

또한, 본 발명은, 이러한 목적을 달성하기 위해서, 다음과 같은 구성을 채용한다.

본 발명의 단층촬영장치는, 추가적으로 이하의 요소를 포함한다,

상기 방사선에 조사축에 대하여 발생하는 기계적 어긋남을 계측하는 계측수단,

상기 계측수단으로 계측된 기계적 어긋남의 양에 따라 수정한 수정 파라미터를 산출하는 파라미터 산출수단,

상기 파라미터 산출수단으로 산출된 수정 파라미터를 기억하는 파라미터 기억수단을 구비하고,

또, 상기 재구성처리수단은, 상기 방사선조사수단과 상기 방사선면검출수단이 상기 촬상 주사수단에 의해 주사되어서 취득된 상기 피검체의 단층화상데이터와 상기 파라미터 기억수단에 기억된 수정 파라미터를 이용해서 재구성 화상처리를 행한다.

이 구성에 의하면, 방사선조사수단과 방사선면검출수단의 회전축과 방사선조사축 사이의 기계적 어긋남의 계측으로부터 수정 파라미터의 기억까지의 일련의 처리가 장치 자체에서 행할 수 있다.

또, 상기 재구성용 알고리즘에서는, 파라미터 산출수단에 의해 산출된 상기 수정 파라미터로서, 회전축과 직교하는 평면에 대하여 방사선조사축이 상대적으로 기울어지는 태양의 기계적 어긋남을 수정한 대(對)평면경사 수정 파라미터를 이용할 수 있다.

상기 대평면경사 수정 파라미터는,

(Cl) 방사선조사축이 상기 직교하는 평면에 상시 존재한다고 가정한 제1방사선조사축을 설정하고,

(C2) 상기 제1방사선조사축에 대하여 실측(實測)시에 기울기를 포함하는 제2방사선조사축의 경사량을 미리 구하며,

(C3) 상기 방사선조사수단이 상기 제1방사선조사 조사축 상에 존재한다고 다시 가정하고, 이 상태에 있어서 상기 구한 경사량을 반영시킨 제3방사선조사축을 설정하고,

(C4) 관심 부위에 가상적으로 설정되는 격자점 매트릭스의 설정위치 및 방사선면검출수단의 방사선검출면의 위치가 제1방사선조사축상으로부터 제3방사선조사 축 위로 쉬프트 했을 때의 거리로서 구해지는 것이 바람직하다.

상기 구성에 의하면, 방사선조사축이 직교 평면에 대하여 상대적으로 기우는 태양의 기계적 어긋남을 수정한 대평면경사 수정 파라미터가 재구성용 알고리즘에 설정된다. 그 결과, 방사선조사축이 직교 평면에 대하여 상대적으로 기운다고 하는기계적 어긋남에 기인하는 데이터 처리결과의 오차를 적절하게 회피할 수가 있다.

또한, 대평면경사 수정 파라미터는, 관심 부위에 가상적으로 설정되는 격자점 매트릭스의 설정위치 및 방사선면검출수단의 방사선검출면의 위치가 제1방사선조사축 상으로부터 제3방사선조사축 위로 쉬프트 했을 때의 거리로 취급함으로써 구해지고 있다. 그 결과, 격자점 매트릭스의 설정위치 및 방사선면검출수단의 방사선검출면의 위치를 변경하는 정도의 간단한 처리로 대평면경사 수정 파라미터가 용이하게 구해진다.

또한, 재구성용 알고리즘은, (D) 상기 방사선면검출수단의 방사선검출면이 방사선조사축에 항상 수직하다고 가정하고,

(E) 상기 (D)와 동시에, 대평면경사 수정 파라미터를 구할 때에 방사선검출면이 방사선조사축에 항상 수직하다고 가정하여, 상기 방사선면검출수단의 방사선검출면의 위치에 쉬프트하는 방향을 방사선검출면의 면방향으로 하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 재구성용 알고리즘이 방사선면검출수단의 방사선검출면이 방사선축에 항상 수직하다고, 또한 가정하는 것에 의해 재구성용 알고리즘은 보다 간결하게 된다. 그 결과, 재구성 처리의 데이터처리 부하가 보다 가볍게 된다.

또한, 방사선면검출수단의 방사선검출면 위치의 쉬프트는 방사선검출면의 면방향 만으로 행해지므로, 대평면경사 수정 파라미터를 구할 때의 방사선검출면의 위치 쉬프트의 처리가 보다 간단하게 되고, 대평면경사 수정 파라미터를 보다 용이하게 구할 수 있다.

또한, 본 발명의 단층촬영장치는, 방사선조사수단과 상기 방사선면검출수단이 아암의 일단과 타단에 대향 배치되고, 상기 촬상계 주사수단이 아암을 구동함에따라서 방사선조사수단과 방사선면검출수단이 회전해서 관심 부위가 주사되도록 구성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 방사선조사수단과 상기 방사선면검출수단이, C형 아암의 양단에 대향 배치되어 있는 구성을 들 수 있다.

또, 본 발명의 단층촬영장치는, 상기 촬상계 주사수단은, 상기 피검체 주위로 적어도 180° + 콘 모양 빔 방사선의 퍼짐각도를 포함하도록 상기 방사선조사수단과 상기 방사선면검출수단을 회전시킨다.

이하에서는, 발명을 설명하기 위하여 현재의 바람직하다고 생각되는 몇개의 형태가 도시되어 있지만, 발명이 도시된 대로의 구성 및 방책에 한정되는 것은 아니라는 것을 이해하여야 할 것이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

실시예 장치는, 병원등의 의료기관에서 사용되는 의료용의 콘 모양 빔의 방사선조사형인 C형 아암 구동식의 X선 단층촬영장치이며, 도4는 실시예에 따른 X선 단층촬영장치(이하, 단지 「단층촬영장치」라 한다)의 전체적인 구성을 나타내는 블록도, 도5는 실시예의 장치에 있어서의 X선 촬상계의 기계적인 배치를 사시도로 나타낸 모식도이다. 또, X선 단층촬영장치는, 본 발명의 단층촬영장치에 상당한다.

실시예의 단층촬영장치는, 도4에 도시된 바와 같이, 전체 형상이 C자 모양인 C형 아암(3)의 일단과 타단에 대향 배치되어 있는 콘 모양 빔의 X선 조사용의 X선관(1) 및 투과 X선 상검출용의 플랫 패널형 X선검출기(2)(이하, 단지「FPD(2)」라 한다)와, C형 아암(3)을 구동하는 것에 의해, X선관(1)과 FPD(2)를 피검체 M의 관심 부위를 사이에 두고 대향한 상태를 유지한 채로 피검체 M을 지나는 직선을 회전축(RA)으로 하여 회전시켜서 피검체 M의 관심 부위를 주사하는 X선촬상계 주사기구(4)와, 콘 모양 빔의 X선의 조사에 따라 FPD(2)로부터 출력되는 X선 상검출데이터를 기억하는 X선 상검출데이터 기억부(5)와, X선 상검출데이터 기억부(5)에 기억되어 있는 X선 상검출데이터와 재구성용 알고리즘에 근거해 관심 부위에 가상적으로 설정되는 격자점 매트릭스에 대해서 X선 단층화상용 화소데이터의 재구성처리를 하는 재구성처리부(6)와, 재구성 처리부(6)에 의해 재구성된 X선 단층화상용 화소데이터를 기억하는 X선 화상용데이터 기억부(7)와, X선 단층화상표시용의 표시모니터(8)나 단층촬영에 필요한 지령이나 데이터를 입력하는 조작부(9) 등이 배치되어 있다.

또, X선관(1)은 본 발명의 방사선조사수단에, 플랫 패널형 X선검출기(2)는 방사선면검출수단에, X선 촬상계 주사기구(4)는 촬상계 주사수단에, 재구성처리부(6)는, 재구성처리수단에 각각 상당한다.

C형 아암(3)은 주상(柱狀)의 지지부재(10)의 상단측에 수평으로 부착되어 있는 원주모양부재(11)의 선단에 떠받쳐져 있고, 원주모양부재(ll)가 중심축주위로 회전이 가능하게 부착되어 있다. C형 아암(3)은 원주모양부재(11)의 회전에 따라 원주모양부재(11)의 중심축의 주위를 도는 RA 주위로의 회전을 하도록 구성되어 있다. 또한, C형 아암(3)은, 아암 길이방향의 구부러진 형상에 따라 C형 아암(3)이 슬라이드하면서 회전 이동하도록 원주모양부재(11)에 설치되어 있다. 또한, 지지부재(10)는 이동식 대차(12)에 상하로 승강 가능하게 세워 설치되어 있고, 이동식 대차(12)의 이동이나 지지부재(10)의 승강에 따라 X선관(1) 및 FPD(2)가 C형 아암(3) 과 함께 수평방향으로 평행 이동한다.

따라서, 본 실시예의 단층촬영장치의 경우, 이동식 대차(12)의 이동이나 지지부재(10)의 승강에 의해, X선관(1)과 FPD(2)의 회전축(RA)인 피검체 M을 지나는 직선의 위치를 변경하여 촬영 위치를 바꿀 수 있다.

또한, X선 촬상계 주사기구(4)는 촬상계 주사제어부(13)의 컨트롤에 의해 C형 아암(3)의 로타리 회전에 의한 X선 촬상계의 주사와 C형 아암(3)의 회전 이동에 의한 X선 촬상계의 주사를 선택적으로 행할 수 있는 구성이 되어 있다. 실시예 장치의 X선 촬상계의 주사에서는, X선관(1)과 FPD(2)가 피검체 M을 대략 반주(半周)(180°+ 콘 모양 빔 X선의 퍼짐각도)하는 범위를 회전하는 구성이지만, X선관(1)과 FPD(2)는 피검체 M을 완전히 1주(360°이상) 하는 범위를 회전하는 구성이어도 좋다.

또, X선 촬상계 주사기구(4)는, 전동 모터와 회전 기어에 의한 회전 기구나 래크ㆍ피니언에 의한 이동 기구등을 조합시킨 것으로 구성되어 있다.

실시예 장치에 의한 X선단층촬영은 다음과 같이 해서 행하여진다. 우선, 상술한 바와 같이 X선관(1) 및 FPD(2)가 피검체 M의 주위를 회전하여 X선촬상계의 관심 부위에 대한 주사가 행하여진다. 이 때, X선관(1)이 조사(照射)제어부(14)의 컨트롤에 따라서 콘 모양 빔의 X선을 피검체 M의 관심 부위에 조사함과 동시에, 콘 모양 빔의 X선의 조사에 따라 FPD(2)로부터 출력되는 X선 상검출데이터가 X선 상검출데이터 기억부(5)에 기억된다.

재구성처리부(6)는 X선 상검출데이터 기억부(5)에 기억되어 있는 X선 상검출 데이터와 재구성용 알고리즘에 기초하여, 관심 부위에 가상적으로 설정된 격자점 매트릭스에 대해서 X선 단층화상용 화소데이터의 재구성처리를 한다. 재구성처리부(6)에 의해 재생된 X선 단층화상용 화소데이터는 X선 화상용데이터 기억부(7)에 기억된다.

또, 재구성처리부(6)에 의한 재구성처리시, 관심 부위에 설정되는 격자점 매트릭스로서는, 3차원 격자점 매트릭스 뿐만아니라 2차원 격자점 매트릭스도 적당한 때에 포함될 수 있다. 3차원 격자점 매트릭스가 설정되는 경우는, 3차원 볼륨 데이터를 얻을 수 있고, 2차원 격자점 매트릭스가 설정될 경우는, 2차원 플레인 데이터를 얻을 수 있다. 또한, 재구성처리부(6)에서 이용할 수 있는 구체적인 재구성용 알고리즘으로서는, 주지(周知)의 펠드캄프(Feldkamp)의 콘 모양 빔의 재구성 알고리즘이 적당한 것으로서 예시되지만, 재구성처리부(6)에서 이용할 수 있는 알고리즘은 펠드캄프의 콘 모양 빔의 재구성 알고리즘에 한정되는 것은 아니다.

그리고, X선 화상용데이터 기억부(7)에 기억된 X선 단층화상용 화소데이터는, 수시로 관심 부위의 2차원 내지 3차원의 X선 단층화상으로서 표시모니터(8)의 화면에 표시되거나, 화상출력기기(도시 생략)로부터 인화지에 화상을 출력한 X선사진이나 컴팩트디스크등의 기록 미디어에 화상을 기억한 전자 사진으로 출력되거나 한다.

또한, 촬영제어부(15)는, CPU와 동작 프로그램등으로 구성되어 있어, 촬영의 진행 상황이나 조작부(9)의 입력 조작에 따른 지령 신호나 데이터를 촬상계 주사 제어부(13)나 조사제어부(14) 등의 각부로 송출하고, 장치 전체의 총괄적인 제어를 행한다.

또, 본 실시예의 단층촬영장치는, X선관(1)과 FPD(2)의 회전축과 X선조사축과의 사이에서 발생하는 기계적 어긋남에 부수되어서 가해지는 데이터처리 부하를 경감하기 위한 구성을 구비하고 있으므로, 이하에 구체적으로 설명한다.

즉, 실시예 장치의 경우, 재구성처리부(6)에서 이용할 수 있는 재구성용 알고리즘은, 도5에 도시한 바와 같이, X선관(1)과 FPD(2)의 회전축(RA)과 직교하는 1매의 평면(이하, 「직교평면」이라 한다) PA 위에 X선조사축(XA)이 항상 존재한다고 가정함과 동시에, 재구성처리부(6)에 의해 행하여지는 재구성처리시에 재구성용 알고리즘에 세팅되는 파라미터를 X선관(1)과 FPD(2)의 회전축(RA)과 X선조사축(XA)과의 사이에서 발생하는 기계적 어긋남을 수정하는 수정 파라미터로 하고 있다.

이와 같이, X선조사축(XA)이 직교평면 PA 위에 항상 존재한다고 가정하여, 알고리즘의 간결화가 도모되고 있지만, 도6의 일점쇄선으로 도시된 바와 같이, X선조사축(XA)과 회전축(RA)과의 사이에서 기계적 어긋남이 발생하여, X선조사축(XA)이(도5에 도시됨) 직교평면 PA에 대하여 상대적으로 기울어진 상태가 된다. 이 경우, 격자점 매트릭스(V) 중의 각 격자점 Q와 FPD(2)의 X선검출면 2A상의 대응점이 검출점 H로부터 검출점 h로 이동하는 위치 어긋남이 발생한다. 이 상태대로 재구성처리를 하면, 데이터처리의 결과에 직교평면 PA에 대한 X선조사축(XA)의 상대적인 경사에 기인하는 오차가 생겨버린다. 즉, 최종적인 X선 단층화상에 아티팩트(위상(僞像))가 출현하는 등의 문제를 발생시킨다.

따라서, 이러한 문제를 회피하기 위해서, 실시예 장치에서는, 재구성처리부(6)에 의한 재구성처리시에 재구성용 알고리즘에 X선관(1)과 FPD(2)의 회전축(RA)과 X선조사축(XA)과의 사이에서 발생하는 기계적 어긋남을 수정하는 수정 파라미터를 미리 설정한다.

구체적으로는, X선관(1)과 FPD(2)의 회전축(RA)과 X선조사축(XA)과의 사이에서 발생하는 기계적 어긋남을 계측하는 계측부(16)와, 계측부(16)에 의해 계측된 기계적 어긋남의 양에 수정을 가하는 수정 파라미터를 산출하는 파라미터 산출부(17)와, 파라미터 산출부(17)에서 산출된 수정 파라미터를 기억해 두는 파라미터 기억부(18)를 갖추고 있다.

또, 계측부(16)는 본 발명의 계측수단에, 파라미터 산출부(17)는 파라미터 산출수단에, 파라미터 기억부(18)는 파라미터 기억수단에 각각 상당한다.

이하, 도4 의 블록도 및 도8 에 나타내는 플로우 챠트를 참조하면서, 각부의 구성을 구체적으로 설명한다.

계측부(16)는, 계측용의 팬텀(모의피검체)을 세팅하고(스텝 S1), 촬상 수집(스텝 S2)한 X선 상검출데이터에 기초하여 팬텀의 화상으로부터 X선관(1)과 FPD(2)의 회전축(RA)과 X선조사축(XA)과의 사이의 기계적 어긋남을 구한다(스텝 S3).

파라미터 산출부(17)는, 계측부(16)에 의해 계측된 기계적 어긋남의 양에 따른 수정을 가한 파라미터를 산출한다(스텝 S4). 구체적인 수정 파라미터로서, 직교평면 PA에 대하여 X선조사축(XA)이 상대적으로 기울어지는 태양의 기계적 어긋남을 수정한 대평면경사 수정 파라미터를 이용할 수 있다. 이 대평면경사 수정 파라미터는, 도7에 도시한 바와 같이, X선조사축(XA)(제1방사선조사축)이 직교평면 PA 위에 항상 존재한다고 가정하고, FPD(2)의 X선검출면 2A가 X선조사축(XA)에 항상 수직하다고 가정하여 취급되는 대신에, 관심 부위에 가상적으로 설정되는 격자점 매트릭스(V)의 설정위치 및 FPD(2)의 X선검출면 2A의 위치가, X선조사축 XA"(제3방사선조사축)의 상대적인 경사량에 따른 거리(쉬프트 거리) L1, L2만큼 쉬프트한 것으로 취급함으로서 구해지고 있다.

즉, 직교평면 PA에 대하여, 도6에 도시된 X선조사축 XA'(제2방사선조사축)가 상대적으로 기울어진 상태의 X선관(1)과 FPD(2) 및 격자점 매트릭스(V)의 위치를, 도7에 도시한 바와 같이, X선관(1)에 경사가 없을 때의 위치에 도달할 때까지 X선검출면 2A의 면방향(회전축(RA)이 신장하는 방향)으로 평행 이동시킨다. 이 때, 격자점 매트릭스(V)가 평행 이동한 거리 L1을 격자점 매트릭스(V)가 X선조사축 XA'(제2방사선조사축)의 상대적인 경사량에 따라 쉬프트한 X선조사축 XA" (제3방사선조사축)상까지의 거리로 하고, 또 FPD(2)가 평행 이동한 거리 L2를 FPD(2)가 X선조사 축 XA의 상대적인 경사량에 따라 쉬프트한 거리로 하여, 대평면경사 수정 파라미터를 구한다.

도4 및 도8로 되돌아가서, 파라미터 기억부(18)는, 파라미터 산출부(17)에서 산출된 수정 파라미터를 기억한다(스텝 S5).

또, 촬영제어부(15)는, 촬영의 진행 상황이나 조작부(9)의 입력 조작에 따른 지령 신호나 데이터를 기계적 어긋남 계측부(16) 및 파라미터 산출부(17)나 파라미터 기억부(18)에도 송출한다.

상술한 구성에 의해, 스텝 S1 ~ 스텝 S5까지의 처리가 종료하면, 촬상 대상인 피검체를 촬영 위치에 세팅하여(스텝 S6) 촬상을 시작하고, 피검체의 X선 상검출데이터를 수집 기억한다(스텝 S7).

또, 재구성처리부(6)에서는, 재구성 처리를 할 때에, 파라미터 기억부(18)에 기억되어 있는 수정 파라미터를 재구성용 알고리즘에 설정한다(스텝 S8). 이 설정된 수정 파라미터와 재구성 알고리즘에 기초하여 데이터 처리가 행하여지고, X 선 단층화상용 화소데이터를 취득해서 X선 화상용데이터 기억부(7)에 기억한다(스텝 S9).

X선 단층화상용 화소데이터의 수집 및 재구성처리가 종료하면(스텝 SlO) 일련의 처리가 종료한다.

또, 재구성처리부(6), 계측부(16), 파라미터 산출부(17) 및 파라미터 기억부는, CPU, 동작 프로그램, 및 메모리등에 의해 구성되어 있고, CPU와 메모리와의 데이터의 전송은, 도시하지 않은 CPU 내에 구비된 고속 데이터 전송가능한 캐쉬메모리를 통해서 하고 있다.

상술한 바와 같이 구성하는 것에 의해, X선관(1)과 FPD(2)의 회전축(RA)과 X선조사축(XA)과의 사이에서 발생하는 기계적 어긋남에 의해 데이터처리 결과에 오차가 생겼다고 하여도, 재구성용 알고리즘에 수정 파라미터를 설정한 간단한 데이터 처리만으로, 재구성용 알고리즘이 갖는 데이터처리 부하의 경량성을 손상하지 않고 회피할 수 있다.

따라서, X선관(1)과 FPD(2)의 회전축(RA)과 X선조사축(XA)과의 사이의 기계적 어긋남이 특히 생기기 쉬운 경향을 가지는 C형 아암 구동식인 실시예의 X선 단층촬영장치에 있어서, X선관(1)과 FPD(2)의 회전축(RA)과 X선조사축(XA) 사이의 기계적 어긋남에 부수되어서 가해지는 데이터처리 부하를 경감할 수 있다.

또한, 실시예의 장치의 경우, 도5에 도시한 바와 같이, 재구성용 알고리즘은 FPD(2)의 X선검출면 2A이 X선조사축(XA)에 항상 수직(환언하면 회전축(RA)과 항상 평행)이다라고 가정하고 있어, 재구성용 알고리즘은 보다 간결하게 되고, 재구성 처리의 데이터처리 부하가 보다 가벼워지고 있다. 요컨대, FPD(2)의 X선검출면 2A는 X선조사축(XA)에 수직한 상태로부터 조금 어긋나고 있어도 재구성처리의 데이터처리 결과는 그다지 변하지 않는다. 즉, 표시모니터에 출력 표시되는 화상은, 복잡한 알고리즘에 근거하여 데이터처리해서 얻은 화상과 거의 같으며, 아티팩트를 제거한 선명한 화상이 된다.

또한, 재구성용 알고리즘은 FPD(2)의 X선검출면 2A가 X선조사축(XA)에 항상 수직하다고 가정하는 것에 의해, X선 상검출데이터는 FPD(2)의 검출점에 연속적으로 정렬한 상태로 수집된다. 따라서, 연속하는 데이터를 한번에 캐쉬메모리로 읽어낼 수 있어, 캐쉬메모리와 CPU와의 사이에서 고속인 데이터 전송을 하면서 효율적인 처리를 할 수 있다.

또한, 대평면경사 수정 파라미터는, 격자점 매트릭스(V)의 설정위치 및 FPD(2)의 X선검출면 2A의 위치를 직교평면 PA에 대한 X선조사축(XA)의 경사에 따른거리만큼 쉬프트한 것으로서 취급하여 구해지고 있으므로, 격자점 매트릭스(V)의 설정위치 및 FPD(2)의 X선검출면 2A의 위치를 변경하는 정도의 간단한 처리로 대평면경사 수정 파라미터가 용이하게 구해진다. 실시예 장치의 경우, 격자점 매트릭스(V)의 설정위치나 X선검출면 2A의 위치를 X선검출면 2A의 면방향(회전축(RA)이 신장하는 방향)으로만 이동시키면 충분하므로, 위치 쉬프트시의 처리는 단순한 것이 되어, 처리 부하가 걸리지 않는다.

또, 실시예 장치의 경우, 도5에 도시한 바와 같이, 격자점 매트릭스(V)는 매트릭스의 중심 VA가 X선관(1)과 FPD(2)의 회전축(RA)과 X선조사축(XA)과의 교점 OA에 일치하는 것으로서 설정된다. 그 결과, X선관(1)과 FPD(2)의 주사중, 격자점 매트릭스(V)의 중심 VA를 X선관(1)과 FPD(2)의 회전축(RA)과 X선조사축(XA)이 지나는 상태가 유지되므로, 재구성용 알고리즘이 보다 간결하게 되고, 재구성 처리의 데이터처리 부하가 더욱 가벼워진다.

또, 직교평면 PA 위에서의 X선조사축(XA)의 기계적 어긋남은, X선조사축(XA)의 기계적 어긋남 분량만큼 X선관(1)과 FPD(2)의 주사가 진행한 것과 등가이므로, 직교평면 PA 위에서의 X선조사축(XA)의 기계적 어긋남에 따른 수정을 실시한 수정 파라미터는 실질적으로 비(非)수정 파라미터를 구할 때와 거의 동일하게 구할 수 있디.

본 발명은, 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니라, 아래와 같이 변형 실시하는 것도 가능하다.

(1)상기 실시예 장치는, FPD(2)로 투과 X선상을 검출하는 구성이었지만, FPD(2) 대신에 상 강화기(image intensifier)를 이용해서 투과 X선상을 검출하는 다른 실시예와 동일한 구성의 장치를 변형예로서 들 수 있다.

(2)실시예의 장치로는, C형 아암(3)이 이동식 대차(12)에 탑재되어서 대차(12)의 이동에 따라 C형 아암(3)이 이동하는 구성이었지만, 본 발명은 천정(天井)주행식,혹은 거치(据置)식의 C형 아암에도 적용할 수 있다.

(3)실시예의 장치는, C형 아암 구동식이었지만, 본 발명은 C형 아암 이외의 아암 구동식의 장치나, X선관(1)과 FPD(2)가 한 개의 아암에 부착되지 않는 비(非)아암 구동식의 장치에도 적용할 수가 있다.

(4)실시예의 장치는, 의료용장치이었지만, 본 발명은 의료용에 한하지 않으며, 공업용이나 원자력용의 장치에도 적용할 수 있다.

(5)실시예의 장치는, 방사선으로서 X선을 이용하는 구성이었지만, 본 발명은 X선 이외의 방사선을 이용하는 장치에도 적용할 수 있다.

※본 발명은, 그 사상 또는 본질로부터 일탈함이 없이 다른 구채적 형태로 실시할 수 있고, 따라서 발명의 범위를 나타내는 것으로서, 이상의 설명이 아니라, 첨부된 청구범위를 참조해야 한다

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 방사선조사수단과 방사선면검출수단의 회전축과 방사선조사축과의 사이에서 발생하는 기계적 어긋남에 의해 데이터처리 결과에 오차가 생겼다고 하여도, 재구성용 알고리즘에 수정 파라미터를 설정한 간단한 데이터 처리만으로, 재구성용 알고리즘이 갖는 데이터처리 부하의 경량성을 손상하지 않고 회피할 수 있어, 고속의 데이터처리가 실현 가능하다.

도1은, 종래 장치의 X선 촬상계(撮像系) 주위의 개략구성을 나타내는 모식도,

도2는, 종래 장치에 있어서 X선관과 FPD의 회전축과 X선조사축(照射軸)과의 사이에서 기계적 어긋남이 없는 상태를 나타내는 모식도,

도3은, 종래 장치에 있어서 X선관과 FPD의 회전축과 X선조사축과의 사이에서 발생하는 기계적 어긋남 상태를 나타내는 모식도,

도4는, 실시예에 관한 X선 단층촬영장치의 전체구성을 나타내는 블록도,

도5는, 실시예 장치에 관한 X선 촬상계의 기계적인 배치를 사시도로 나타낸 모식도,

도6은, 실시예 장치에 있어서의 X선관과 FPD의 회전축과 X선조사축과의 사이에서 발생하는 기계적 어긋남의 상황을 나타내는 모식도,

도7은, 실시예 장치에 있어서의 수정 파라미터를 구할 때의 격자점 매트릭스와 FPD의 X선 검출면의 쉬프트(shift) 상황을 나타내는 모식도,

도8은, 실시예 장치에 관한 X선 단층(斷層)촬영 프로세스를 나타내는 플로우 챠트이다.

Claims (8)

1. 피검체의 관심 부위에 콘(cone) 모양 빔의 방사선을 조사(照射)하는 방사선조사수단과, 콘 모양 빔의 방사선조사에 따라 생기는 피검체의 투과방사선 상(像)을 검출하는 방사선면(放射線面)검출수단과, 상기 방사선조사수단과 상기 방사선면검출수단을 피검체의 관심 부위를 사이에 두고 대향한 상태를 유지한 채로 피검체를 지나는 직선을 회전축으로 하여 회전시켜 관심 부위를 주사(走査)하는 촬상계 주사수단과, 콘 모양 빔의 방사선의 조사에 따라 상기 방사선면검출수단으로부터 출력되는 방사선 상검출데이터와 재구성용 알고리즘에 기초하여 피검체의 관심 부위에 가상적으로 설정되는 격자점 매트릭스에 대해서 단층(斷層)화상용 화소데이터의 재구성처리를 행하는 재구성처리수단을 갖춘 단층촬영장치에 있어서,

   상기 재구성 처리수단에 이용되는 재구성용 알고리즘은,

   (A) 상기 방사선조사수단과 상기 방사선면검출수단의 회전축과 직교하는 평면싱에 방사선조사축이 항상 존재한다고 가정하고,

   (B) 상기 재구성처리수단에 의한 재구성처리시에 재구성용 알고리즘으로 설정되는 파라미터가, 상기 방사선조사수단과 상기 방사선면검출수단의 회전축과 방사선조사축과의 사이에 발생하는 기계적 어긋남을 수정하는 수정 파라미터인 것을 특징으로 하는 단층촬영장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 방사선에 조사축에 대하여 발생하는 기계적 어긋남을 계측하는 계측수단과;

   상기 계측수단으로 계측된 기계적 어긋남의 양에 따라 수정한 수정 파라미터를 산출하는 파라미터 산출수단과;

   상기 파라미터 산출수단으로 산출된 수정 파라미터를 기억하는 파라미터 기억수단을 더 포함하고,

   또, 상기 재구성처리수단은, 상기 방사선조사수단과 상기 방사선면검출수단이 상기 촬상 주사수단에 의해 주사되어 취득된 상기 피검체의 단층화상데이터와 상기 파라미터 기억수단에 기억된 수정 파라미터를 이용해서 재구성 화상처리를 하는 것을 특징으로 하는 단층촬영장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 재구성용 알고리즘은, 상기 파라미터 산출수단에 의해 산출된 수정 파라미터로서, 회전축과 직교하는 평면에 대하여 방사선조사축이 상대적으로 기울어지는 태양(態樣)의 기계적 어긋남을 수정한 대(對)평면경사 수정 파라미터를 사용한 것을 특징으로 하는 단층촬영장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 파라미터 산출수단은, 상기 대평면경사 수정 파라미터를 이하와 같이 하여 구하는 것을 특징으로 하는 단층촬영장치.

   (C1) 방사선조사축이 상기 직교하는 평면에 상시 존재한다고 가정한 제1방사선조사축을 설정하고,

   (C2) 상기 제1방사선조사축에 대하여 실측(實測)시에 기울기를 포함하는 제2방사선조사축의 경사량을 미리 구하며,

   (C3) 상기 방사선조사수단이 상기 제1방사선조사 조사축상에 존재한다고 추가적으로 가정하고, 이 상태에 있어서 상기 구한 경사량을 반영시킨 제3방사선조사 축을 설정하고,

   (C4) 관심 부위에 가상적으로 설정되는 격자점 매트릭스의 설정위치 및 방사선면검출수단의 방사선검출면의 위치가 제1방사선조사축상으로부터 제3방사선조사 축위로 쉬프트했을 때의 거리로서 구해지는 것.
5. 제1항에 있어서,

   상기 재구성용 알고리즘이,

   (D) 상기 방사선면검출수단의 방사선검출면이 방사선조사축에 항상 수직하다고 가정하고,

   (E) 상기 (D)와 동시에, 대평면경사 수정 파라미터를 구할 때에 방사선검출면이 방사선조사축에 항상 수직하다고 가정하고, 상기 방사선면검출수단의 방사선검출면의 위치로 쉬프트하는 방향을 방사선검출면의 면방향으로 한 것을 특징으로 하는 단층촬영장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 방사선조사수단과 상기 방사선면검출수단이 아암의 일단과 타단에 대향 배치되고, 상기 촬상계 주사수단이 아암을 구동하는데 따라 방사선조사수단과 방사선면검출수단이 회전하여 관심 부위가 주사되도록 구성한 것을 특징으로 하는 단층촬영장치.
7. 제5항에 있어서,

   상기 촬상계 주사수단은, 상기 피검체 주위로 적어도 180°+ 콘 모양 빔 방사선의 퍼짐각도를 포함하도록 상기 방사선조사수단과 상기 방사선면검출수단을 회전시키는 것을 특징으로 하는 단층촬영장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 방사선조사수단과 상기 방사선면검출수단은, C형 아암의 양단에 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 단층촬영장치.