KR20090041654A - 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된배율을 보정하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가상 모형을 준비하고, 상기 가상 모형의 중심점을 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점에 일치시켜 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치 상에 위치시키고, 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치로 상기 가상 모형을 스캐닝하여 복수 개의 디텍터 플랜 데이터를 얻고, 상기 디텍터 플랜 데이터들에서 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들를 추출하여 미들플랜 데이터들의 측정 길이를 획득하고, 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들 각각의 측정 길이와 기준 길이를 비교하여 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들 각각의 배율 비율을 획득한 후, 상기 배율 비율들을 이용하여 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법을 제시하는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법에 관한 것이다.
computed tomographic, 미들플랜, 3D 영상, 중심축
Description
본 발명은 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 가상 모형을 준비하고, 상기 가상 모형의 중심점을 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점에 일치시켜 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치 상에 위치시키고, 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치로 상기 가상 모형을 스캐닝하여 복수 개의 디텍터 플랜 데이터를 얻고, 상기 디텍터 플랜 데이터들에서 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들를 추출하여 미들플랜 데이터들의 측정 길이를 획득하고, 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들 각각의 측정 길이와 기준 길이를 비교하여 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들 각각의 배율 비율을 획득한 후, 상기 배율 비율들을 이용하여 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점을 보정하는 방법을 제시하는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법에 관한 것이다.
오늘날 환자의 상태를 보다 정확히 진단하기 위하여 의료 영상을 획득하는 장비들이 개발되었다.
그 중에서도 엑스 레이 씨티 장치(X-ray computed tomography)와 같은 3차원 단층촬영 시스템(Three-dimensional tomographic system)은 정확한 3차원 영상을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 상기와 같은 이유로 엑스 레이 씨티 장치와 같은 3차원 단층촬영 시스템은 의료 영상을 획득하는 장비 중 가장 널리 사용되는 것 중의 하나가 되었다.
이때, 상기 엑스 레이 씨티 장치는 3차원 영상을 획득하기 위해서 우선 복수 개의 2차원 영상을 획득한 후, 상기 2차원 영상들을 수학적 계산을 통해 재구성(reconstruction)하여 3차원 영상을 획득하게 해준다.
상기 3차원 영상 재구성 기법은 기술적으로 2차원 영상 재구성 기법으로부터 발전되었다.
대표적인 2차원 영상 재구성 기법에는 페러렐빔 재구성(parallel-beam reconstruction) 기법, 이큐앵글 팬빔 재구성(equiangular fan-beam reconstruction) 기법 및 이퀄 스페이스 팬빔 재구성(equal-spaced fan-beam reconstruction) 기법 등이 있다.
상기 3차원 프로젝션 재구성 기법은 콘빔 재구성(cone-beam reconstruction) 기법으로, 일명 FDK(Feldkamp) 기법으로 불려지는 방법으로서 상기 2차원 이퀄 스페이스 팬빔 재구성 기법을 기본으로 하여 3차원 처리가 가능하도록 z축을 확장한 3차원 재구성 기법을 말한다.
이때, 상기 3차원 프로젝션 재구성 기법은 엑스 레이 씨티 장치로부터 2차원 프로젝션 데이터를 입력받아 이를 수학적 계산을 통해 3차원 영상으로 재구성하는데, 상기 엑스 레이 씨티 장치의 엑스 레이 소오스(X-ray source)와 디텍터(detector)의 중심축(central axis)의 중심점이 정확한 위치에 위치되어 있지 않고 깊이가 변화하여 3차원 영상에서 블러링(blurring) 현상과 같은 문제가 자주 발생하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가상 모형을 준비하고, 상기 가상 모형의 중심점을 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점에 일치시켜 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치 상에 위치시키고, 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치로 상기 가상 모형을 스캐닝하여 복수 개의 디텍터 플랜 데이터를 얻고, 상기 디텍터 플랜 데이터들에서 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들를 추출하여 미들플랜 데이터들의 측정 길이를 획득하고, 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들 각각의 측정 길이와 기준 길이를 비교하여 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들 각각의 배율 비율을 획득한 후, 상기 배율 비율들을 이용하여 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점을 보정하는 방법을 제시함으로써 엑스 레이 씨티 장치의 엑스 레이 소오스와 디텍터의 중심축의 중심점이 정확한 위치에 위치되어 있지 않고 깊이가 변화하여 발생하는 블러링(blurring) 현상과 같이 3차원 영상을 선명하게 하지 못하는 원인을 제거할 수 있는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 가상 모형을 준비하는 단계; 상기 가상 모형의 중심을 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점에 일치시켜 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치 상에 위치시키는 단계; 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치로 상기 가상 모형을 스캐닝하여 복수 개의 디텍터 플랜 데이터를 획득하는 단계; 상기 디텍터 플랜 데이터들에서 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들를 추출하여 미들플랜 데이터들의 측정 길이를 획득하는 단계; 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들 각각의 측정 길이와 기준 길이를 비교하여 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들 각각의 배율 비율을 획득하는 단계; 및 상기 배율 비율들을 이용하여 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점을 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 상기 기준 길이가 상기 가상 모형의 중심이 상기 중심축의 중심점에 위치하고, 상기 가상 모형의 중심, 상기 중심축의 중심점 및 상기 엑스 레이 소오스의 중심이 일직선에 위치할 때, 획득될 수 있는 미들플랜 데이터의 측정 길이를 이론적으로 계산한 길이인 것을 특징으로 하는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법에 의해서도 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 상기 배율 비율들을 이용하여 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점을 보정하는 단계는 상기 디텍터 플랜 데이터들을 필터 백-프로젝션 알고리즘을 이용하여 3차원으로 재구성하는 과정에서 백프로젝션 과정 직전에 상기 디텍터 플랜 데이터들 각각에 각각의 배율 비율들을 곱하여 디텍터 플랜 데이터를 보정하는 단계인 것을 특징으로 하는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법에 의해서도 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 상기 배율 비율들을 이용하여 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점을 보정하는 단계는 상기 획득된 배율 비율들로 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 소오스 및 디텍터의 위치를 재정렬하는 단계;인 것을 특징으로 하는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법에 의해서도 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 상기 디텍터 플랜 데이터들에서 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들를 추출하는 단계는 상기 디텍터 플랜 데이터들 각각에서 전체 행들 중 그 중간에 위치한 행의 데이터들을 추출하고, 추출된 중간 행의 데이터들 중 상기 가상 모형의 데이터들을 추출함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법에 의해서도 달성된다.
본 발명의 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법은 주심축의 중심점이 대상물의 중심에 위치하지 않고 깊이가 변화하여 3차원 영상이 선명하지 않은 블러링 현상 등을 제거하여 엑스 레이 씨티 촬영시 선명한 3차원 영상을 획득할 수 있는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법을 제공하는 효과가 있다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법은 우선 단면이 원인 가상 모형을 준비한다. 이때, 상기 가상 모형은 그 단면이 원이 되도록 구형 또는 원통형인 것이 바람직하다. 물론 상기 가상 모형은 상기 가상 모형 이외의 부분과 밀도의 차이를 크게 하는 재질로 이루어지며, 엑스 레이의 투과율이 낮은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 가상 모형을 엑스 레이 씨티 촬영 장치에 위치시킨다. 이때, 상기 가상 모형의 중심점이 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점에 일치되도록 위치시켜야 하는데, 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치에 고정되어 있는 레이저 빔을 이용하여 위치시킨다.
상기 가상 모형의 중심이 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점과 일치되도록 위치되었는지를 확인하는 방법으로는 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치로 상기 가상 모형을 스캐닝하고 이를 3차원 영상으로 재구성하여 봄으로써 확인할 수 있다.
이어서, 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치로 상기 가상 모형을 스캐닝하여 복수 개의 디텍터 플랜 데이터를 획득한다.
이어서, 상기 디텍터 플랜 데이터들에서 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들을 추출한다.
이때, 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들은 상기 디텍터 플랜 데이터들 각각에서 전체 행들 중 그 중간에 위치한 행의 데이터들을 추출하고, 추출된 중간 행의 데이터들 중 상기 가상 모형의 데이터들을 추출함으로써 추출할 수 있다.
이어서, 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들 각각의 길이, 즉, 측정 길이를 획득한다.
이어서, 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들 각각의 측정 길이와 기준 길이를 비교하여 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들 각각의 배율 비율을 획득한다.
이때, 상기 기준 길이는 상기 가상 모형의 중심이 상기 중심축의 중심점에 위치하고, 상기 가상 모형의 중심, 상기 중심축의 중심점 및 상기 엑스 레이 소오스의 중심이 일직선에 위치하고, 상기 가상 모형의 중심과 상기 중심축의 중심점이 일치할 때, 획득될 수 있는 미들플랜 데이터의 측정 길이를 이론적으로 계산한 길이이다.
이어서, 상기 배율 비율들을 이용하여 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점을 보정한다.
이때, 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법은 크게 두 가지가 있는데, 첫 번째로는 상기 획득된 배율 비율들을 저장하고, 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 획득된 디텍터 플랜 데이터들, 정확하게는 상기 디텍터 플랜 데이터 내부에 포함된 대상물의 프로젝션 데이터들을 보정하고, 상기 보정된 디텍터 플랜 데이터를 재구성하여 3차원 영상을 획득하는 방법이 있고, 두 번째로는 상기 획득된 배율 비율들을 감안하여 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 소오스 및 디텍터의 위치를 재정렬하여 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점이 이동되거나 움직이지 않도록 하는 방법이 있다.
즉, 상기 첫 번째 방법은 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점이 대상물의 중심점과 일치하지 않거나, 스캐닝 중 이동된 것을 3차원 영상 재구성 시 보정하여 선명한 3차원 영상을 획득할 수 있도록 소프트웨어적으로 보정하는 방법이고, 두 번째 방법은 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 엑스 레이 소오스 및 디텍터 등을 정렬하여 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점이 대상물의 중심점과 일치하지 않거나, 스캐닝 중 이동되는 것을 하드웨어적으로 보정하는 방법이다.
도 1a 및 도 1b는 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 디텍터 플랜 데이터 획득 방법을 도시한 도들이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명하면, 엑스 레이 씨티 촬영 장치(100)는 엑스 레이 소오스(X-ray source)(110) 및 디텍터(detector)(120)를 구비하고 있다.
상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치(100)는 상기 엑스 레이 소오스(110)에서 발생된 엑스 레이가 대상점(135)을 구비한 대상물(130)을 조사하고 상기 디텍터(120)에서 수광된다. 이때, 상기 엑스 레이는 콘빔(cone-beam)으로 조사된다.
상기 디텍터(120)에는 상기 대상물(130)의 상(140)이 맺히게 되는데, 상기 상(140)을 상기 디텍터(120)가 읽어들이게 되면 대상물의 프로젝션 데이터가 된다. 이때, 상기 대상물의 프로젝션 데이터에는 상기 대상점(135)이 맺혀 생성된 대상점 데이터를 구비하고 있다. 이때, 상기 디텍터(120)의 전체에서 읽어들인 데이터는 디텍터 플랜 데이터이다.
따라서, 상기 디텍터(120)에서 읽어들인 데이터는 상기 디텍터(120) 전체의 데이터인 디텍터 플랜 데이터와 상기 디텍터 플랜 데이터 중 일정 부분인 프로젝션 데이터로 구분할 수 있다.
상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치(100)는 3차원의 영상을 얻기 위해서는 중심축(150)을 중심으로 상기 엑스 레이 소오스(110) 및 디텍터(120)가 동일한 각도씩 이동하며 360도까지 원형 궤적을 회전하는 스캔으로 2차원 영상인 데이터인 디텍터 플랜 데이터를 복수 개 획득한다.
그리고 상기 대상점(135) 데이터를 포함하는 복수 개의 디텍터 플랜 데이터들을 3차원 영상으로 재구성할 수 있다.
상기 3차원 영상 재구성은 여러 기법들이 있으나 본 발명에서는 Feldkamp, Davis 및 Kress(FDK)가 제안한 필터 백-프로젝션 알고리즘(filtered back-projection algorithm) 기법을 사용하였다.
우선 전처리 및 필터링을 실시한다. 엑스 레이 씨티 촬영 장치(100)에서 획득된 디텍터 플랜 데이터들을 하나씩 로딩한다.
그리고 디텍터 플랜 데이터에 자코비안 웨이팅(jacobian weighting) 처리를 행한다.
이때, 상기 자코비안 웨이팅 처리는 수학적인 처리 과정 중 극 좌표계(polar coordinates)와 사각 좌표계(rectangular coordinates) 사이에서의 값의 변화를 보정해 주기 위한 과정이다.
그리고 상기 디텍터 플랜 데이터를 필터를 이용하여 필터링한다.
이때, 상기 필터링은 필터 백-프로젝션 알고리즘 기법의 핵심이 된다. 상기 필터링을 행하지 않았을 때는 재구성 결과로 도출된 물체 부분의 형상이 흐릿하고 불문명하게 보이게 된다. 이를 해결하기 위하여 원래의 물체의 형상에 가깝게 될 수 있도록 프로젝션 데이터 각각에 필터리 처리를 해준다. 상기 필터링 과정은 상기 자코비안 웨이팅 과정과 이후 설명될 백-프로젝션 과정의 중간에 행해 준다.
이어서, 백-프로젝션을 실시한다. 상기 디텍터 플랜 데이터의 대상점 데이터를 거리에 따른 웨이팅 팩터(weighting factor)를 계산한다.
그리고 상기 디텍터 플랜 데이터를 이용하여 보간법(interpolation)을 행하여 3차원 볼륨(volume)의 각 대상점의 값을 정한다. 그리고 상기 대상점의 값을 저장한다.
이어서, 재구성 단면(slice)를 저장한다.
상기 각각 디텍터 플랜 데이터들 모두를 상기 전처리 및 필터링 처리, 백-프로젝션 처리 및 재구성 단면 저장을 순차적으로 처리한 후 단면으로 재구성 결과를 저장한다.
이때, 상기 엑스 레이 소오스(110), 중심축의 중심점(155) 및 디텍터의 중심점(125)이 하나의 중심 연결선(160)에 위치하여 일직선을 유지함으로써 중심축의 중심점(155)을 중심으로 상기 엑스 레이 소오스(110) 및 디텍터의 중심점(125)이 회전하게된다.
상기 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한 바와 같이 엑스 레이 씨티 촬영 장치(100)에서 정확한 3차원 영상을 획득하기 위해서는 엑스 레이 소오스(110), 중심 축의 중심점(155) 및 디텍터의 중심점(125)이 직선인 중심 연결선(160)에 위치하여야 하는데, 엑스 레이 씨티 촬영 장치(100)의 기계적 결함 또는 구동 중의 진동 등으로 인하여 스캔 시 중심축의 중심점(155)이 고정되지 않고 움직이는 문제가 발생할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 중심축의 중심점이 이동된 것을 보여주는 도면이다. 이때, 상기 중심축의 중심점의 이동은 깊이 방향으로 이동된 것을 말하는 데, 상기 도 2a는 상기 중심축의 중심점이 대상물의 중심점보다 뒤에 위치한 것을 도시하고 있고, 상기 도 2b는 상기 중심축의 중심점이 대상물의 중심점보다 앞에 위치한 것을 도시하고 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명하면, 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치(100)의 엑스 레이 소오스(110) 및 디텍터(120)의 중심축의 중심점이 대상물(O)의 중심점(C)과 일치되어 촬영한 대상물(O)의 영상(D)과 중심축의 중심점(C1,C2)이 대상물(O)의 중심점(C)의 뒤 또는 앞에 위치하여 상기 대상물(O)을 촬영한 대상물(O)의 영상(D1,D2)를 비교하면, 도들에서 도시된 바와 같이 상기 중심축의 중심점이 대상물(O)의 중심점(C)에 위치하여 촬영한 대상물(O)의 영상(D)에 비해 상기 중심축의 중심점(C1)이 대상물의 중심점(C)의 뒤에 위치한 경우에는 대상물(O)의 영상(D1)이 더 커보이는 현상이 발생하고, 상기 중심축의 중심점(C2)이 대상물의 중심점(C)의 앞에 위치한 경우에는 대상물(O)의 영상(D2)이 더 작아보이는 현상이 발생하는데 이러한 현상을 배율 문제라 한다.
상기 배율 문제는 상기 대상물(O)은 고정되어 있는데 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치(100)의 엑스 레이 소오스(110) 및 디텍터(120)의 중심축의 중심점이 상기 대상물(O)의 중심점에 위치되어 고정되지 않고 앞과 뒤로 이동하면서 발생되는 현상이다.
상기 배율 문제가 발생한 상태에서 획득된 디텍터 플랜 데이터를 상기에서 상술한 3차원 영상 재구성을 실시하게 되면 영상이 겹쳐보이는 듯한 블러링(blurring) 현상이 발생된 3차원 영상을 얻게 된다.
도 3, 도 4a, 도 4b 및 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축 이동을 보정하는 방법을 보여주는 도들이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축 이동을 보정하는 방법을 보여주기 위한 전체적인 엑스 레이 씨티 촬영 장치를 보여주고 있다.
상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치(200)는 상기에서 상술한 바와 같이 엑스 레이 소오스(210) 및 디텍터(220)를 구비하고 있다. 이때, 상기 엑스 레이 소오스(210) 및 디텍터(220)가 회전하는 중심축(250)의 중심점(255)에는 단면이 원(circle)으로 도출될 수 있도록 구형(sphere) 또는 원통형(cylinder)인 가상 모형(230)이 위치한다.
이때, 상기 가상 모형(230)의 중심점은 상기 중심축의 중심점(255)에 정확하게 일치하도록 위치시킨다. 상기 가상 모형(230)의 중심점이 상기 중심축의 중심점(255)과 일치하는지 여부는 상기에서 상술한 대상물(130)을 위치시키는 방법을 그대로 이용할 수 있다. 즉, 엑스 레이 씨티 촬영 장치(200)에 구비된 레이져 빔을 이용하여 이를 확인할 수 있다. 또한 상기 엑스 레이 소오스(210)의 중심점, 디텍터의 중심점(225) 및 가상 모형(230)의 중심점은 직선인 중심 연결선(260) 상에 위치한다.
본 발명에서는 상기 가상 모형(230)을 원통형인 가상 모형을 이용할 수 있는데, 상기 가상 모형(230)은 그 직경이 10mm 또는 그 이상이고, 그 높이가 50mm 또는 그 이상인 것이 바람직하며 또한 그 재질은 알루미늄 또는 테프론(teflon) 등으로 이루어져 있는 것이 바람직하다.
상기 가상 모형(230)이 장착된 엑스 레이 씨티 촬영 장치로 상기 가상 모형(230)을 스캐닝한다.
이때, 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 엑스 레이 소오스(210) 및 디텍터(220)는 일정 각도씩 이동하면서 스캐닝하여 복수 개의 디텍터 플랜 데이터를 획득한다.
상기 복수 개의 디텍터 플랜 데이터를 획득한 후, 각각의 디텍터 플랜 데이터에서 상기 가상 모형(230)의 미들플랜 데이터(245)를 추출한다.
도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명하면, 상기 디텍터 플랜 데이터들에서 상기 가상 모형(230)의 미들플랜 데이터(245)들을 추출하는 방법을 보여주고 있는데, 도 4a는 하나의 디텍터 플랜 데이터를 도식화한 것으로 상기 디텍터(220)가 256*256 픽셀로 구성되어 있어 디텍터 플랜 데이터도 이와 같은 데이터를 획득하였다고 가정하면, 상기 디텍터 플랜 데이터의 행과 열에서 각각 중간에 위치한 라인인 128번째 픽셀 라인이 그 행과 열에서 중심선이 된다. 이때, 상기 행과 열의 중심선이 만 나는 점이 상기에서 상술한 디텍터의 중심점(225)이 되고 디텍터 플랜 데이터의 중심점이 된다. 그리고 상기 가상 모형(230)으로 인해 발생된 상을 읽어들이게 되면 상기 가상 모형(230)의 프로젝션 데이터(240)가 된다.
이때, 상기 가상 모형(230)의 프로젝션 데이터(240)의 미들플랜 데이터(245)를 추출하는 방법은 도 4b에서 도시하고 있는 바와 같이 상기 디텍터 플랜 데이터에서 열의 중간인 128번째 행의 픽셀 라인을 추출하고 그 데이터들 중 상기 가상 모형(230)의 데이터가 있는 픽셀들만 선택하면 상기 가상 모형(230)의 미들플랜 데이터(245)를 추출할 수 있게 된다.
이때, 상기 도 4b에서 도시된 가상 모형(230)의 미들플랜 데이터(245)는 그 중심점이 디텍터의 중심점(225) 즉, 디텍터 플랜 데이터의 중심점과 동일한 위치에 위치하고 있는 것처럼 보이지만 실제로 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점(255)이 상기 가상 모형(230)의 중심점과 일치하고 있는지 알 수 없다. 즉, 상기 가상 모형(230)의 미들플랜 데이터(245)만으로는 상기 중심축의 중심점(255)이 수직적으로, 즉, 상기 가상 모형(230)의 중심점이 상기 가상 모형(230)의 중심점과 일치하는지 또는 상기 가상 모형(230)의 중심점의 뒤 또 앞에 위치하고 있는지 알 수 없다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명하면, 도 5a 내지 도 5c는 가상 모형(230)의 미들플랜 데이터(245)들을 도시하고 있다.
이때, 도 5a에 도시된 미들플랜 데이터(245)는 이론적으로 계산된 기준 길이(K)를 갖는 미들플랜 데이터(245)이다. 상기 기준 길이(K)는 도 3을 참조하여 설 명한 바와 같이 상기 가상 모형(230)의 중심점과 상기 엑스 레이 소오스(210)와 디텍터(220)의 중심축의 중심점이 정확하게 일치하는지 확인한 후, 미들플랜 데이터(245)를 획득하고, 상기 미들플랜 데이터(245)의 길이(정확하게는 상기 미들플랜 데이터(245)의 픽셀수를 계산하여 획득할 수 있음)를 계산하여 획득 할 수도 있고, 상기 엑스레이 씨티 촬영 장치의 엑스레이 소오스로부터 디텍터의 중심점까지의 거리, 엑스레이 소오스로부터 가상 모형의 중심점까지의 거리 및 가상 모형의 지름 등의 형상(geometry) 정보를 이용하여 수학적으로 계산하여 획득할 수 있다.
한편, 도 5b 및 도 5c에 도시된 미들플랜 데이터(245)는 각각 엑스 레이 소오스(210)와 디텍터(220)의 중심축의 중심점이 상기 가상 모형(230)의 중심점 보다 뒤에 있거나 앞에 있는 경우(도 2a 및 도 2b를 참조)의 실제 획득되는 미들플랜 데이터(245)들이다.
이때, 상기 도 5b 및 도 5c에 도시된 미들플랜 데이터(245)들의 상기 중심축의 중심점과 가상 모형(230)의 중심점에서 벗어난 정도를 나타내는 지수인 배율 비율(R)을 계산할 수 있다.
즉, 상기 중심축의 중심점과 가상 모형(230)의 중심점이 일치할 때의 기준 길이(K)로 상기 실제 획득되는 미들플랜 데이터(245)들의 실제 길이(L1,L2)들을 나눈 값으로 구할 수 있는데, 이를 수식으로 표현하면 하기와 수학식 1과 같다.
(상기 R은 배율 비율 값, K는 기준 길이, L은 실제 길이이다.)
예컨대, 상기 기준 길이(K)가 52픽셀 수 길이를 갖고 있는 가상 모형(230)을 엑스 레이 씨티 촬영 장치에 장입하고 이를 스캐닝하여 복수 개의 디텍터 플랜 데이터를 획득하고, 상기 디텍터 플랜 데이터들로부터 각각의 미들플랜 데이터들을 획득한 후, 상기 미들플랜 데이터들의 실제 길이(L)를 획득한다.
이때, 상기 미들플랜 데이터들 중 어느 하나의 미들플랜 데이터의 실제 길이(L)가 56픽셀 수 길이를 갖는다면, 그 미들플랜 데이터의 배율 비율은 약 1.077이 됨으로 그 미들플랜 데이터가 획득될 때에는 도 2a에 도시된 바와 같이 엑스 레이 소오스(110)와 디텍터(120)의 중심축의 중심점(C1)이 대상물(O)의 중심점(C), 즉, 가상 모형(230)의 중심점의 뒤에 위치하는 것을 알 수 있다.
그리고 상기와 같은 방법으로 나머지 미들플랜 데이터들의 배율 비율들을 획득할 수 있다.
이때, 상기 미들플랜 데이터들로 획득된 배율 비율들이 1과의 편차가 있는 데이터들이 많이 있을 수록 그리고 그 편차가 클수록 상기 복수 개의 디텍터 플랜 데이터들을 3차원 영상으로 재구성하게 되면 상기에서도 상술한 바와 같은 블러링 현상이 심하게 발생하게 된다.
상기와 같은 블러링 현상을 방지하기 위해 상기 획득된 배율 비율을 이용하 여 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점 이동을 보정할 수 있는데 그 방법은 두 가지가 있다.
첫 번째로는 상기 배율 비율들을 이용하여 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 획득된 디텍터 플랜 데이터들을 보정하는 소프트웨어적인 방법이다.
즉, 상기 디텍터 플랜 데이터들로부터 각각의 배율 비율들을 계산하여 이를 저장하고, 상기 배율 비율들을 이용하여 상기 디텍터 플랜 데이터들을 보정한 후 이를 재구성하여 3차원 영상을 획득한다. 이때, 상기 배율 비율들을 이용하여 상기 디텍터 플랜 데이터들을 보정하는 시점은 백-프로젝션을 실시할 때인데, 상기 디텍터 플랜 데이터들의 모든 픽셀들의 위치에 상기 배율 비율 값들을 각각 곱해 주어 재구성 볼륨의 구성 시에 읽어들여야 할 상기 디텍터 플랜 데이터들의 위치를 상기 배율 비율의 곱으로써 바뀐 위치로 대체함으로써 백-프로젝션을 행하는 것이다. 이는 상기 디텍터 플랜 데이터들의 모든 픽셀 크기가 기준 길이와 동일해지도록 한 후 백-프로젝션을 실시하는 것과 동일한 것이다.
상기 저장된 배율 비율들은 이후 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치를 하기에서 설명하는 하드웨어적인 보정 방법으로 보정하기 전이나 다시 한번 소프트웨어적으로 보정하기 전에는 이를 이용하여 계속적으로 상기 디텍터 플랜 데이터들을 보정하는데 이용될 수 있다.
두 번째로는 상기 배율 비율들을 이용하여 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점 이동을 보정하는 하드웨어적인 방법이 있다.
즉, 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 획득된 디텍터 플랜 데이터들로부터 상기 배율 비율들을 계산하여 구한 후, 상기 배율 비율들을 이용하여 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 엑스 레이 소오스(210) 및 디텍터(220) 자체의 위치를 재정렬하여 상기 중심축의 중심점이 가상 모형(230)의 중심점에 위치하도록 하는 방법이다.
따라서, 본 발명의 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법은 가상 모형을 씨티 촬영하여 디텍터 플랜 데이터 및 프로젝션 데이터를 획득하고, 상기 디텍터 플랜 데이터로부터 미들플랜 데이터를 추출하고, 상기 미들플랜 데이터의 실제 길이와 이론적으로 계산된 이론 길이를 비교하여 배율 비율을 획득한 후 상기 배율 비율을 이용하여 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 줌심축의 중심점을 보정하는 방법을 제시함으로써 엑스 레이 씨티 장치의 엑스 레이 소오스와 디텍터의 중심축의 중심점이 정확한 위치에 위치되어 있지 않거나 움직임으로 인한 블러링 현상과 같이 3차원 영상을 선명하게 하지 못하는 원인을 제거할 수 있게 한다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
도 1a 및 도 1b는 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 디텍터 플랜 데이터 획득 방법을 도시한 도들이다.
도 2a 및 도 2b는 중심축의 중심점이 이동된 것을 보여주는 도면이다. 이때, 상기 중심축의 중심점의 이동은 깊이 방향으로 이동된 것을 말하는 데, 상기 도 2a는 상기 중심축의 중심점이 대상물의 중심점보다 뒤에 위치한 것을 도시하고 있고, 상기 도 2b는 상기 중심축의 중심점이 대상물의 중심점보다 앞에 위치한 것을 도시하고 있다.
도 3, 도 4a, 도 4b 및 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축 이동을 보정하는 방법을 보여주는 도들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100,200 : 엑스 레이 씨티 촬영 장치 110,210 : 엑스 레이 소오스
120,220 : 디텍터 130 : 대상물
230 : 가상 모형
Claims (9)
- 가상 모형을 준비하는 단계;상기 가상 모형의 중심점을 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점에 일치시켜 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치 상에 위치시키는 단계;상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치로 상기 가상 모형을 스캐닝하여 복수 개의 디텍터 플랜 데이터를 획득하는 단계;상기 디텍터 플랜 데이터들에서 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들를 추출하여 미들플랜 데이터들의 측정 길이를 획득하는 단계;상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들 각각의 측정 길이와 기준 길이를 비교하여 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들 각각의 배율 비율을 획득하는 단계; 및상기 배율 비율들을 이용하여 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점을 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 기준 길이는 상기 가상 모형의 중심점이 상기 중심축의 중심점에 위치하고, 상기 가상 모형의 중심점, 상기 중심축의 중심점 및 상기 엑스 레이 소오스의 중심점이 일직선에 위치할 때, 획득될 수 있는 미들플랜 데이터의 측정 길이를 이론적으로 계산한 길이인 것을 특징으로 하는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 배율 비율들을 이용하여 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점을 보정하는 단계는상기 디텍터 플랜 데이터들을 필터 백-프로젝션 알고리즘을 이용하여 3차원으로 재구성하는 과정에서 백프로젝션 과정 직전에 상기 디텍터 플랜 데이터들 각각에 각각의 배율 비율들을 곱하여 디텍터 플랜 데이터를 보정하는 단계인 것을 특징으로 하는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 필터 백-프로젝션 알고리즘은 전처리 공정, 필터링 처리 공정, 백-프로젝션 처리 및 재구성 단면 저장 공정으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 배율 비율들을 이용하여 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점을 보정하는 단계는상기 획득된 배율 비율들로 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 소오스 및 디텍터의 위치를 재정렬하는 단계;인 것을 특징으로 하는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 디텍터 플랜 데이터들에서 상기 가상 모형의 미들플랜 데이터들를 추출하는 단계는 상기 디텍터 플랜 데이터들 각각에서 전체 행들 중 그 중간에 위치한 행의 데이터들을 추출하고, 추출된 중간 행의 데이터들 중 상기 가상 모형의 데이터들을 추출함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 가상 모형은 단면이 원인 것을 특징으로 하는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 가상 모형은 구형 또는 원통형인 것을 특징으로 하는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 가상 모형의 중심점을 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점에 일치시켜 상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치 상에 위치시키는 단계는상기 엑스 레이 씨티 촬영 장치에 구비된 레이저 빔을 이용하여 상기 가상 모형의 중심점을 엑스 레이 씨티 촬영 장치의 중심축의 중심점에 일치시키는 단계임을 특징으로 하는 엑스 레이 씨티 촬영 장치에서 중심축 이동에 기인된 배율을 보정하는 방법.
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