KR20090097476A - 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층촬영기의촬영방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형 검출기의 사용으로 발생될 수 있는 유효시야(field of view)의 잘림현상을 방지하고 신호대잡음비의 개선을 통해 영상의 질을 높일 수 있는 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법을 개시한다. 촬영방법은 첫째: 환자의 촬영하고자 하는 장기의 중심위치를 파악하여 검출기 회전궤적의 중심점을 구하는 장기위치측정단계를 완료한 후, 둘째: 상기 측정단계에서 얻어진 회전의 중심점을 기준하여 검출기가 회전하며 신호획득시 환자의 몸에 접촉하지 않는 최소한의 동심원을 검출기 회전궤적으로 결정하는 회전궤적결정단계를 거쳐, 셋째: 검출기가 상기 단계에서 결정된 회전궤적을 돌며 각각의 정해진 각도에서 신호를 수집하는 단층촬영단계를 포함한다. 단층촬영단계시 검출기의 회전범위와 신호의 수집은 촬영장기를 중심으로 하여 0-360도 구간 중 영상의 최적화가 보장되는 어느 구간에서도 정의될 수 있다.

상기 촬영 중 선택적으로 회전궤적결정단계와 단층영상촬영단계 사이에 수직이동단계를 추가하여 촬영대상 장기의 근접촬영으로 민감도와 해상도를 높일 수 있다.

수직이동단계는 검출기가 회전궤적상의 주어진 지점에서 장기중심쪽으로 수직하게 이동하여 환자의 몸에 닿지 않을 최대한의 거리를 움직이는 근접단계와 단층촬영단계가 종료된 후 다음 각도에서의 촬영을 위한 검출기의 회전시 환자의 몸에 닿는 것을 방지하기위해 회전궤도 쪽으로 수직 이동하는 복귀단계로 나뉜다.

이런 순차적인 일련의 단계를 통해 소형의 검출기가 장기를 중심으로 회전과 또는 수직이동을 병행하며 유효시야의 잘림없는 향상된 환자의 단층영상을 제공한다.

검출기, 핵의학, 유효시야,

Description

유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층촬영기의 촬영방법{AN IMAGING PROCEDURE PREVENTING FIELD OF VIEW TRUNCATION FOR SPECT SYSTEM}

본 기술은 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법에 관한 것으로서, 검출기의 회전 중심을 종전의 일반적 방식인 환자에서 촬영 장기로 이동함과 동시에 단층촬영을 위한 각각의 각도에서 검출기의 위치가 촬영장기에 최대한 근접할 수 있도록 설계하여 상대적으로 작은 검출기를 이용, 민감도와 해상도를 높이며 작은 검출기 사용으로 발생할 수 있는 유효시야의 잘림현상을 방지하는 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법에 관한 것이다.

핵의학에서 사용되는 진단용 영상장비는 환자에게 투여한 감마선원으로부터 발생되는 감마선을 감지하여 영상으로 구현, 각종 질환의 조기 진단에 사용되고 있으며, 질병의 생화학적/기능적 정보를 제공해 줌으로서 최근 분자영상분야의 비약적 발전에 크게 기여하고 있다. 이러한 장비들은 크게 단일광자를 이용하는 감마카메라와 두 개의 광자를 동시에 이용하는 양전자방출단층촬영기(PET) 으로 나뉘며, 그중 본 특허에서는 환자의 여러 각도에서 단일광자를 수집하여 단층영상을 제공하는 단일광자방출단층촬영기(SPECT: single photon emission computerized tomography)의 영상품질 향상을 위한 개선된 촬영방법을 개시한다.

전통적으로 단일광자 방출촬영기는 뇌, 심장, 폐, 전신 등 촬영되는 장기의 구분 없이 한 장비를 범용으로 사용하기 때문에 상대적으로 큰 검출기를 사용하는 것이 일반적이다. 도 1은 이러한 범용장비의 단면을 간략화한 그림으로, 일반적으로 한 개 또는 두 개의 검출기 (3) 가 겐트리에 장착되어 회전하면서 단층촬영을 하도록 설계되어 있다. 가장 널리 이용되는 심장 (1)의 촬영을 예로 들면, 검출기(3)의 유효시야 안에 심장(1)뿐 아니라 다른 기관으로부터 들어오는 불필요한 신호들이 많은 부분을 차지한다. 또한, 장치의 회전중심이 환자의 몸(2)을 중심으로 하기 때문에 부피가 큰 검출기로는 환자의 몸에 근접하는데 어려움이 있어서 영상의 질이 저하되는 문제점이 있다.

최근에는 변화되는 다양한 핵의학 시장의 요구에 따라, 특정장기만을 촬영하는 전용장비들의 생산/판매가 늘어나고 있으며 이에 따라 검출기도 소형화되고 있는 추세이지만, 촬영방법은 종전의 환자중심 방법을 이용함에 따라 효율성이 떨어지고, 유효시야 (FOV: field of view) 의 잘림현상으로 인해 검출기 소형화에도 한계점으로 작용한다.

상기와 같은 종래의 환자중심의 단층촬영법의 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 소형 검출기 사용시 발생될 수 있는 유효시야의 잘림현상을 방지하기 위하여 검출기의 회전중심을 환자가 아닌 장기로 이동시켜서 단층촬영을 가능케 하는 단일광자 방출단층 촬영기의 촬영 방법을 개시한다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 민감도와 해상도의 향상을 위해 촬영장기에 대한 검출기의 근접 또는 최적의 촬영이 가능하도록 검출기의 회전궤적 및 수직이동 거리를 산출하는 여러 가지 방법을 개시한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법은 첫째: 환자의 촬영하고자 하는 장기의 중심위치를 파악하여 검출기 회전궤적의 중심점을 구하는 장기위치측정단계를 완료한 후, 둘째: 상기 측정단계에서 얻어진 회전의 중심점을 기준하여 검출기가 회전하며 신호획득시 환자의 몸에 접촉하지 않는 최소한의 동심원을 검출기 회전궤적으로 결정하는 회전궤적결정단계를 거쳐, 셋째: 검출기가 상기 단계에서 결정된 회전궤적을 돌며 각각의 정해진 각도에서 신호를 수집하는 단층촬영단계를 포함한다. 단층촬영단계시 검출기의 회전범위와 신호의 수집은 촬영장기를 중심으로 하여 0-360도 구간 중 영상의 최적화가 보장되는 어느 구간에서도 정의될 수 있다.

상기 촬영중 선택적으로 회전궤적결정단계와 단층영상촬영단계 사이에 수직이동단계를 추가하여 촬영대상 장기의 근접촬영으로 민감도와 해상도를 높일 수 있다.

수직이동단계는 검출기가 회전궤적상의 주어진 지점에서 장기중심쪽으로 수직하게 이동하여 환자의 몸에 닿지 않을 최대한의 거리를 움직이는 근접단계와 단층촬영단계가 종료된 후 다음 각도에서의 촬영을 위해 검출기의 회전시 환자의 몸 에 닿는 것을 방지하기위해 회전궤도 쪽으로 수직 이동하는 복귀단계로 나뉜다.

이런 순차적인 일련의 단계를 통해 소형의 검출기가 장기를 중심으로 회전과 또는 수직이동을 병행하며 잘림없고 향상된 환자의 단층영상을 제공한다.

본 발명의 핵심인 검출기의 회전궤적 및 수직이동 거리를 구하는 방법은 아래에 상술한다.

이와 같은 방법을 통해 소형 검출기가 촬영하고자 하는 장기를 중심으로 하는 회전궤적을 따라 이동하면서 환자의 몸에 밀착된 상태로 기관을 촬영함으로써, 타 장기로 부터의 불필요한 신호를 배제하고, 산란된 감마선 신호의 검출을 줄여서 신호대잡음비를 높이므로 분해능과 민감도가 향상된 좋은 영상을 획득할 수 있게되는 효과가 있다.

또한 검출기의 회전중심이 장기중심으로 이동함에 따라 작은 유효시야의 검출기가 장착된 장비로 영상이 가능해 지며 이에 따른 장비의 가격절하, 설치공간의 제약완화, 모빌기능 추가용이 등 부수적인 효과도 기대할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예인 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예인 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법을 도시한 상태도이며, 검출기의 각 단계별 위치와 움 직임의 이해를 돕기 위해 검출기의 높이는 실제보다 축소되어 도식됐다. 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예인 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법을 기관 중에 하나인 심장(1)을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.

환자 몸(2)의 외형과 촬영하고자 하는 기관 중에 하나인 심장(1)의 중심위치를 파악하여 심장을 중심으로 하는 검출기(10) 회전궤적(H)의 중심점을 구하는 장기위치측정단계를 완료한다.

이때 심장의 중심위치를 파악하는 방법으로는, (가) 환자의 몸의 단면 외형을 타원으로 간주하여 장축과 단축의 거리를 계산한 후, 통계적 자료에 근거하여 심장의 위치를 추측하는 방법, (나) 단일광자방출촬영기(SPECT) 검출기를 이용하여 촬영을 시작하기 전 환자의 정면 (또는 후면) 과 좌측면 즉, 직교되는 두 각도에서 사전영상(Prescan)을 실시하여 심장의 위치를 파악하는 방법, (다) 엑스레이(x-ray) 씨티(CT) 또는 엘알아이(MRI) 등 다른 영상장비의 영상을 근거하여 심장의 위치를 파악하는 방법 중 하나 또는 여러개의 조합으로 실시할 수 있다.

민감도와 분해능의 향상을 위해 선택적으로 장기위치측정과 단층촬영단계 사이에 실시될 수 있는 사항인 수직이동단계는 회전궤적(H)상에 위치하는 검출기를 심장(1)을 중심으로 하는 수직궤적(I)을 따라 심장(1)을 향해 수직이동하여 검출기(10)를 환자의 몸(2)에 최대한 밀착시키는 수직이동단계를 진행한다.

이때, 환자의 몸에 최대한 근접된 수직이동 거리를 얻는 방법은, (가) 실제 검출기를 이용한 사전촬영을 실시하여 각 촬영 각도에서 회전궤적과 환자의 표면까 지의 거리를 직접 산출하여 위치센서가 장착된 검출기로 하여금 실제 검출기의 수직이동 거리를 정의하는 방법, (나) CT 또는 MRI 또는 광학스캔을 영상을 이용하여 환자표면을 구한 후, 그와 회전궤적 사이의 거리를 검출기의 수직이동 거리로 정의하는 방법, (다) 또는 환자의 몸 표면을 타원 또는 임의의 정의된 도형이라고 가정하고, 어느 한 촬영 각도에서 장기의 중심을 원점으로 하며 검출기의 중심을 지나는 직선의 방정식 y=ax 을 정의하고, 이와 환자의 몸표면으로 정의된 도형의 표면과 동시에 직교하여 만나는 접선의 방정식 y=cx+d를 구한후, 이 두 직선의 방정식을 만족하는 교점 (xi, yi)를 산출하여, 이 교점과 회전궤적사이의 최단거리 계산하여 검출기의 수직이동 거리를 정의하는 방법등이 있다.

수직이동 거리는 상기 여러 가지 방법 중 하나 또는 여러 개의 조합으로 실시할 수 있다.

상기와 같은 방법으로 검출기(10)의 위치에 따라 몸(2)의 중심으로부터 검출기(10)까지의 거리, 즉, 수직이동거리가 결정되면 그 위치까지 검출기(10)를 인출시켜 환자의 몸에 밀착되도록 한다. 검출기(10)가 환자의 몸에 밀착되어 촬영위치가 결정되면 검출기(10)를 작동시켜 촬영하는 촬영단계를 실시한다. 촬영이 완료되면 검출기(10)를 몸에 접촉되지 않으면서 다음 위치로 이동시킬 수 있도록 수직궤적(I)을 따라 수직이동시킴과 동시에 회전궤적(H)을 따라 다음 위치로 검출기(10)를 회전이동단계를 실시하며 이와 같은 단계를 순차적으로 실시하여 심장(1)의 촬영을 완료하게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명에 의한 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영 기의 촬영방법을 이용하여 촬영을 실시하면 검출기가 촬영하고자 하는 기관을 중심으로 이동되므로 작은 유효시야를 갖는 소형의 검출기(10)로도 영상의 잘림 현상 없이 촬영할 수 있게 되는 것이다.

또한, 촬영하고자 하는 기관을 중심으로 검출기(10)가 수직 이동하여 측정 장비와 검출기의 거리를 좁혀 밀착촬영하게 되면 민감도와 해상도가 향상되게 된다.

마찬가지로 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법은 도 3에 도시된 바와 같이 검출기(10)를 수직이동시키지 않고 기관을 중심으로 하는 회전궤적을 따라 이동하면서 일정위치마다 심장(1)을 촬영하는 방법을 사용할 수도 있다.

이와 같은 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법을 이용하여 촬영을 실시하면 검출기(10)가 촬영하고자 하는 기관을 중심으로 이동되므로 작은 유효시야를 갖는 소형의 검출기(10)로도 영상의 잘림 현상 없이 촬영할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

도 1은 종래의 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 환자중심 촬영방법을 간략화하여 도시한 상태도,

도 2는 소형검출기로 본 발명의 바람직한 실시예인 장기중심 궤적으로 촬영시 영상의 잘림현상이 없어지는 예를 나타내는 상태도.

도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 수직이동단계를 배제한 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법을 도시한 상태도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

1 : 심장 2 : 몸

10 : 검출기 H : 회전궤적

I : 수직궤적

Claims (10)

1. 환자의 외형과 촬영하고자 하는 장기의 중심위치를 파악하여 장기를 중심으로 하는 검출기 회전궤적의 중심점을 구하는 장기위치측정단계를 완료한 후에,

   상기 측정단계에서 얻어진 회전궤적의 중심점과 촬영장기의 중심점을 일치시키고 검출기가 회전시 환자의 몸에 접촉되지 않는 최소의 동심원을 검출기의 회전궤적으로 정의하는 회전궤적결정단계를 완료한 후,

   순차적으로 각각의 정해진 각도에서 장기의 단층영상을 촬영하는 단층촬영단계를 특징으로 하는 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법.
2. 제 1항에 있어서, 회전궤적결정단계의 완료 후,

   각 각도별 촬영에서 장기의 근접 촬영을 위해 검출기가 장기의 중심을 향해 정해진 위치로 수직 이동하는 수직이동단계;

   상기 수직이동단계에서 기관에 가장 근접한 상기 검출기의 위치가 결정되면 촬영하는 단층촬영단계; 및

   촬영이 완료된 후 상기 검출기가 몸에 접촉되지 않으면서 상기 회전궤적 단계에서 결정된 회전궤도로 이동을 실시할 수 있도록 수직 이동시키는 복귀단계; 를 순차적으로 실시하여 상기 검출기가 기관을 중심으로 하는 회전궤적을 따라 이동하며 기관을 촬영하는 것을 특징으로 하는 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단 층 촬영기의 촬영방법.
3. 제 1항 또는 제2항에 있어서 장기위치측정단계는

   환자의 외형을 타원이라고 간주하여 몸통의 장축, 단축의 길이 등을 측정을 통하여 계산하고, 통계에 의거 심장의 크기 및 위치를 유추하는 장기위치측정단계; 를 실시하여 상기 검출기 회전궤적의 중심점을 구하는 것을 특징으로 하는 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법.
4. 제 1항 또는 제2항에 있어서 장기위치측정단계는

   상기 검출기로 촬영을 시작하기 전 환자의 정면 (또는 후면) 과 좌측면 즉, 직교되는 두 각도에서 사전영상(prescan)을 실시하여 심장의 위치를 파악하는 장기위치측정단계; 를 실시하여 상기 검출기 회전궤적의 중심점을 구하는 것을 특징으로 하는 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법.
5. 제 1항 또는 제2항에 있어서 장기위치측정단계는,

   환자의 해부학적 영상인 엑스레이, 씨티, 엠알아이 등을 보고 몸의 외형과 상기 검출기 회전궤적의 중심점을 구하는 장기위치측정단계; 를 실시하여 상기 검출기 회전궤적의 중심점을 구하는 것을 특징으로 하는 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법.
6. 제 2항에 있어서 수직이동 단계는

   환자의 외형을 타원으로 간주하고, 각각의 촬영각도에서 환자의 외형(즉, 타원)과 회전궤적 단계에서 구한 회전궤적 사이의 거리를 검출기의 수직이동 거리로 정의하는 수직이동단계를 특징으로 하는 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법.
7. 제 2항에 있어서, 실제 검출기를 이용한 사전촬영을 실시하여 각 촬영 각도에서 회전궤적과 환자의 표면까지의 거리를 직접 산출하는 위치센서가 장착된 검출기로 하여금 실제 검출기의 수직이동 거리를 구하는 것을 특징으로 하는 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법.
8. 제 2항에 있어서 수직이동 단계는

   다른 영상장비인 엠알아이, 씨티 또는 광학영상장비를 사용하여 유추한 환자의 외형궤적에 따라 검출기가 환자의 몸에 닿지 않고 최대 근접할 수 있도록 장기의 중심을 향해 수직 이동하는 수직이동단계인 것을 특징으로 하는 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법.
9. 제 2항에 있어서 수직이동 단계는

   환자의 몸통을 타원 또는 여타 도형이라 간주한 후 장기의 중심을 원점으로하며 검출기의 중앙을 통과하는 직선의 방정식 y=ax 을 가상하고, 이에 직교하며 환자의 몸통에 해당되는 도형과 접선되는 접선의 방정식 y=bx+c를 구하여, 이 두 방정식을 만족하는 교점(xi,yi)를 구하여 상기 회전궤적결정단계에서 구해진 회전궤적간의 최단거리를 환자간의 최대 근접 거리를 산출해내는 수직이동단계를 특징으로 하는 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법.
10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 단층촬영단계 의 범위와 신호의 수집은 촬영장기의 중심을 회전중심으로 하여 0-360도 구간 중 영상의 최적화가 보장되는 어느 구간에서도 정의될 수 있는 것을 특징으로 하는 유효시야 잘림방지를 위한 단일광자방출단층 촬영기의 촬영방법.

Images