KR20120129405A - 의료용 방사선 촬영을 위한 디지털 팬텀, 디지털 팬텀을 이용한 의료 영상 처리 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 의료용으로 이용되는 방사선 촬영용 디지털 팬텀과, 상기 디지털 팬텀을 이용한 의료 영상 획득 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 팬텀은 방사선 소스와 검출기와의 사이에 위치하고, 종횡으로 교차되는 격벽에 의하여 다수의 스폿(spot)이 어레이 형태로 배열되며, 상기 격벽의 각도는 상기 방사선의 광 진행 경로에 대응하여 형성되는 그리드 모듈; 및 상기 그리드 모듈의 스폿 중 적어도 하나 이상에 부착되며, 미리 설정된 상기 방사선에 대한 투과 정도에 대응하여 설계되는 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트;를 포함한다.
Description
본 발명은 의료용 방사선 촬영을 위한 디지털 팬텀, 그 디지털 팬텀을 이용한 의료 영상 처리 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 실시간 선질 평가를 실현할 수 있는 디지털 팬텀에 관한 것이다.
일반적으로 의료장비는 과학기술의 발달로 인해 첨단화하고 있다. 이로 인하여 인체내부의 상태를 보다 자세히 관찰할 수 있는 촬영장치가 개발 및 출시되고 있으며, 이러한 촬영장치로는 컴퓨터 단층 촬영장치(CT), 자기공명 영상 촬영장치(MRI), 핵의학 영상 촬영장치(SPECT), 양전자 방출 단층 촬영장치(PET) 등이 있다.
하지만 이러한 의료장비로부터 얻어진 의료영상은 일반인이 보기에는 구별이 어려우며, 고도의 훈련과 교육을 경험한 숙련된 전문가들만이 의료영상을 통하여 환자의 병변을 진단할 수 있다. 이처럼 전문가들이 의료영상을 판독하고 환자를 진단하는 학문을 영상의학이라 하기도 한다.
영상의학 중 가장 기본적인 검사는 방사선(X-ray)을 이용한 것이다. 방사선을 이용한 검사는 다시 말하면 방사선을 환자의 신체에 투과시켜 촬영상을 얻는 검사로, 방사선 사진에서 화상은 기본적으로 X-선량과 생체의 흡수 및 산란 스팩트럼에 의해 구성되며, 여기서 얻어진 생체정보는 결상계와 기록계를 거친 후 변환과정(현상)을 통하여 2차원의 정보로 표현이 된다. 이때 얻어진 정보에 대한 충실도는 X-선의 강도 및 선량, 초점의 크기, 피사체의 생리적-물리적 움직임, 산란선, 증감지나 필름의 감도, 현상 과정의 약제성분, 현상온도, 현상시간 등에 따라 좌우된다.
방사선 촬영에 의하여 얻어진 의료영상은 방사선의 피폭량과 피사체의 투과도에 의하여 결정되기 때문에 방사선 소스(X-ray source)의 선질 (quality)을 일관된 수준으로 유지할 필요가 있다. 따라서 종래의 방사선 촬영 장치 및 검출기에서는 일정 주기(예를 들어, 1 개월, 3개월, 6개월 또는 1년)마다 방사선 소스의 선질 검사(QA, quality assurance)를 수행하였다. 선질 검사는 피사체로서 환자 대신 팬텀(phantom)이라 불리는 구조물을 이용하여 수행된다. 종래의 일반적인 팬텀은 원통형이거나, 인체의 형상을 모방하여 제조된 모형인 경우가 많았다.
그러나 실제로는 방사선 소스의 선질 검사 후 상당한 기간이 경과하면 방사선 소스의 선질이 그대로 유지되는지 알 도리가 없었다. 이와 같은 문제점으로 인하여 진료 현장에서는 방사선 촬영 시 명확한 의료영상을 얻을 수 있도록 방사선사의 판단으로 방사선량을 증가시켜(과선량, over-exposure) 촬영하는 경우가 비일비재하였다.
방사선량을 증가시키면 명확한 의료영상을 얻을 수 있는 대신 환자의 피폭량이 증가하므로 장기적으로는 환자의 건강을 해칠 수 있는 문제점이 있는 것이다. 따라서 방사선 촬영 시 팬텀(phantom)을 함께 촬영하여 실시간으로 선질 검사(QA)를 수행하는 내용에 대한 기술이 개발되었다.
한국공개특허공보 제10-2010-0063909호 "악골밀도 측정 방법 및 악골밀도 측정을 위한 보조장치"는 한국전자통신연구원에서 개발한 기술로, 환자의 치아에 대한 방사선 촬영 시 환자의 치아가 끼워지는 보조장치와, 보조장치의 외장케이스에 부착되는 팬텀을 포함한다. 그러나 이러한 선행기술은 환자의 치아를 측정하는 경우가 아니면 사용하기 어려울 뿐 아니라, 사용자가 불편함을 감수하고 보조장치를 장착해야 하는 문제점이 있었다. 더구나 환자의 신체의 크기 또는 형상이 개인마다 차이가 있어 모든 사람이 편리하게 사용할 수 있는 보조장치를 개발하는 것도 지극히 어려운 일이었다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 팬텀(phantom)이 별도의 레이어를 구비하여 부피를 차지하는 기존 방식과는 달리, 부피를 차지하지 않으면서도 가상적인 팬텀(virtual phantom)처럼 기능할 수 있는 장치를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 목적은 환자가 별도로 보조장치를 마련하거나 여러 번 반복하여 촬영할 필요 없이, 한번의 촬영만으로도 방사선 촬영에서 만족할 만한 의료영상을 얻을 수 있는 새로운 방사선 촬영 기법을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 목적은 실시간(real-time)에 가깝게 방사선 소스의 선질 평가를 수행함으로써, 환자의 피폭량을 불필요하게 증가시키지 않고도 명확한 방사선 의료영상을 얻을 수 있는 방사선 촬영 기법을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 목적은 단순히 선질 검사에만 이용되는 것이 아니라, 방사선 촬영 시 피사체와 함께 촬영된 가상 팬텀에 의하여 해당 의료 영상에 대한 부가 정보(밝기 값 윈도우의 최소/최대 값 등을 포함함)를 이용하여 해당 의료 영상을 보다 정밀하게 후처리 및 가공할 수 있는 방사선 촬영 기법을 제공하는 데 있다. 또한 이 때 얻어진 부가 정보를 이용하여 해당 의료 영상을 분석하여, 환자의 병변을 지능적으로 진단하는 데에 도움을 줄 수 있는 데에도 본 발명의 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 방사선 촬영용 디지털 팬텀은 방사선 소스와 검출기와의 사이에 위치하고, 종횡으로 교차되는 격벽에 의하여 다수의 스폿(spot)이 어레이 형태로 배열되며, 상기 격벽의 각도는 상기 방사선의 광 진행 경로에 대응하여 형성되는 그리드 모듈; 및 상기 그리드 모듈의 스폿 중 적어도 하나 이상에 부착되며, 미리 설정된 상기 방사선에 대한 투과 정도에 대응하여 설계되는 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트(reference object);를 포함할 수 있다.
이 때 상기 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트 각각의 조성 물질의 종류 또는 두께는 상기 미리 설정된 상기 방사선에 대한 투과 정도(의 목표치)에 대응하여 결정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 의료용 방사선 검출 시스템은 방사선 소스로부터 방출되는 방사선에 노출되도록 위치하고, 종횡으로 교차되는 격벽에 의하여 다수의 스폿(spot)이 어레이 형태로 배열되며, 상기 격벽의 각도는 상기 방사선의 광 진행 경로에 대응하여 형성되는 그리드 모듈; 상기 그리드 모듈의 스폿 중 적어도 하나 이상에 부착되며, 미리 설정된 상기 방사선에 대한 투과 정도에 대응하여 설계되는 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트; 및 상기 방사선 소스로부터 방출되어 상기 그리드 모듈 및 상기 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트를 경유한 방사선을 검출하는 검출기;를 포함할 수 있다.
이 때 진단용 피사체(환자 등을 의미함)는 상기 그리드 모듈의 일부 및 상기 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트와 함께 상기 방사선에 노출되어 방사선에 피폭될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진단용 의료 영상 생성 방법은, 종횡으로 교차되는 격벽에 의하여 다수의 스폿(spot)이 어레이 형태로 배열되며, 상기 격벽의 각도는 상기 방사선의 광 진행 경로에 대응하여 형성되는 그리드 모듈; 및 상기 그리드 모듈의 스폿 중 적어도 하나 이상에 부착되며, 미리 설정된 상기 방사선에 대한 투과 정도에 대응하여 설계되는 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트를 포함하는 디지털 팬텀과 진단용 피사체를 함께 방사선 소스로부터 방출되는 방사선에 노출하는 단계; 상기 방사선 소스로부터 방출되고 상기 디지털 팬텀 또는 상기 진단용 피사체를 경유한 방사선을 검출기를 이용하여 검출하는 단계; 상기 검출된 방사선을 이용하여 진단용 의료 영상을 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 구성에 따르면, 팬텀(phantom)이 별도의 레이어를 구비하여 부피를 차지하는 기존 방식과는 달리, 본 발명의 디지털 팬텀은 부피를 크게 차지하지 않으면서도 가상적인 팬텀(virtual phantom)처럼 기능할 수 있다.
또한 본 발명의 디지털 팬텀은 그리드 상에 형성되어 환자가 별도의 보조장치를 장착하고 촬영에 임할 필요가 없으며, 또한 복수의 디지털 팬텀이 그리드 상에 형성되어 한번의 촬영에서도 복수의 디지털 팬텀에 대한 방사선 투과 결과를 얻을 수 있으므로 의료영상을 보정하거나 후처리할 수 있는 충분한 데이터를 얻을 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명의 디지털 팬텀 및 이를 이용한 방사선 검출 시스템은 환자에 대한 촬영과 동시에 실시간(real-time)에 가깝게 방사선 소스의 선질 평가를 수행할 수 있다. 현재의 방사선 소스의 상태를 정확하게 파악할 수 있으므로, 다음 환자에 대한 피폭량을 불필요하게 증가시키지 않고도 명확한 방사선 의료영상을 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 디지털 팬텀 및 이를 이용한 방사선 검출 시스템은 단순히 선질 검사에만 이용되는 것이 아니라, 방사선 촬영 시 피사체와 함께 촬영된 디지털 팬텀에 의하여 해당 의료 영상에 대한 부가 정보(밝기 값 윈도우의 최소/최대 값 등을 포함함)를 추출할 수 있다. 여기서 얻어진 부가 정보를 이용하여 해당 의료 영상을 보다 정밀하게 후처리 및 가공할 수 있다. 또한 이 때 얻어진 부가 정보를 이용하여 해당 의료 영상을 분석하여, 환자의 병변에 대한 지능적 진단을 지원할 수 있다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 팬텀 및 이를 이용한 방사선 검출 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 팬텀을 더욱 자세히 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 디지털 팬텀과, 이를 이용하여 얻어진 의료 영상 간의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 디지털 팬텀 및 이를 이용한 방사선 검출 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진단용 의료 영상 생성 방법을 도시하는 동작 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 팬텀을 더욱 자세히 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 디지털 팬텀과, 이를 이용하여 얻어진 의료 영상 간의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 디지털 팬텀 및 이를 이용한 방사선 검출 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진단용 의료 영상 생성 방법을 도시하는 동작 흐름도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부"라는 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 8의 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 디지털 팬텀, 디지털 팬텀을 이용하는 방사선 검출시스템, 및 진단용 의료 영상 생성 방법을 상세히 설명한다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 팬텀 및 이를 이용한 방사선 검출 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 방사선 소스(radiation source 100)는 피사체(object)의 이미지 저장 및 판독을 위해 X-ray(엑스레이) 등을 포함하는 방사선을 피사체(110)에 방사하는 구성요소로, 햇빛과 같이 비전리 방사선과, 알파(α)선, 베타(β)선, 감마(γ)선, 중성자(n)선 등과 같은 전리 방사선으로 구성된다.
이때, 방사선 소스(100)에서 발생하는 방사선은 촬영 시 환자의 인체인 피사체(110)에 일부가 흡수되고, 그 나머지는 피사체를 투과한 후 디지털 디텍터(130)에 의해 방사선 촬영 영상으로 검출된다.
여기서, 방사선의 선질을 결정하는 3가지 요인으로, 전압(kV), 전류(mA), 시간 (msec)이 있다. 관전압은 X선관의 음극과 양극 사이에 인가되는 전위차로, 통상적인 절정값(peak value)은 [Kv]로 표시되고, 관전류는 X선 조사 중에 X선관의 양극에 충돌하는 전자 빔에 의하여 흐르는 양극전류로, 평균치[mA]로 표시된다. 콘덴서식 X선 고전압장치를 이용하여 촬영하는 경우에는 파고치[mAp]로 표시한다. 그리고 촬영시간은 방사선량률이 촬영에 유효한 값을 초과하는 동안의 시간이다.
도 2는 본 발명의 일 실시에에 의한 디지털 팬텀(120)을 더욱 상세히 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 디지털 팬텀(120)은 그리드 모듈(122)과 기준 오브젝트(reference object)(124)를 포함한다.
그리드 모듈(122)은 방사선 소스(100)와 디지털 디텍터(130) 사이에 위치한다. 피사체(110)를 투과한 방사선 중 산란선을 제거하고, 산란선이 의료 영상에 미치는 노이즈 효과를 방지하기 위하여 사용된다.
그리드 모듈(122)은 종횡으로 교차되는 격벽에 의하여 구분되는 다수의 스폿(122a)을 포함한다. 스폿(122a)는 격벽에 의하여 구분되며 어레이 형태로 종횡으로 배열된다. 이 때 도 2에 도시된 바와 같이 격벽의 각도는 방사선의 광 진행 경로에 맞추어 경사지게 형성될 수 있다. 도 2에서는 이해를 돕기 위하여 격벽의 경사도가 과장되어 도시되었으나, 실제로는 광 경로에 따라 미세한 경사를 형성할 수 있다.
그리드 모듈(122)의 격벽은 방사선 흡수율이 높은 물질로 형성되어 산란된 방사선을 흡수하는 것이 유리하다. 즉 격벽에 알루미늄(Al) 또는 납(Pb) 등과 같은 방사선 흡수율이 높은 물질이 도포되어 박막을 형성할 수도 있다. 이 때 피사체(110)의 촬영 부위가 얇은 경우보다 두꺼운 경우가 산란선의 발생 가능성이 높으므로 그리드 모듈(122)이 더욱 더 필요하다.
기준 오브젝트(124)는 그리드 모듈(122)의 특정 스폿(122a)에 삽입될 수 있다. 기준 오브젝트(124)의 조성 물질은 알루미늄(Al) 또는 납(Pb) 등 방사선 흡수율이 상대적으로 높은 물질일 수 있다. 이 때 알루미늄과 납의 방사선 흡수율 또한 다르기 때문에, 기준 오브젝트(124)의 조성은 목표하는 방사선 투과율에 대응하여 결정될 수 있다. 즉, 목표하는 방사선 투과율에 따라 기준 오브젝트(124)의 알루미늄 및 납의 비율이 조정될 수 있다.
또한 기준 오브젝트(124)의 두께 또한 미리 설정된 목표 방사선 투과율에 따라 결정될 수 있다. 여기서 두께라 함은, 방사선이 진행하는 경로 방향의 길이를 말한다. 즉, 두께가 크면 방사선이 흡수될 확률이 높아질 수 있다.
이처럼 기준 오브젝트(124)는 목표 방사선 투과율에 의하여 조성 물질 및 두께 등이 결정되며, 방사선 검출 시 의료 영상에서는 방사선 투과율에 따른 그레이 스케일 레벨(gray scale level)을 가지고 나타내어진다. 기준 오브젝트(124)가 장착된 스폿(122a)은 그레이 레벨을 조정할 수 있으므로, 그레이 스케일러블 스폿(Gray-scalable spot)이라 할 수 있다.
기준 오브젝트(124)는 그리드 모듈(122)의 스폿(122a)의 형상과 대응되는 형상을 취하며, 그리드 모듈(122)의 격벽이 미세한 경사면으로 형성될 경우, 상기 미세 경사면에 대응되도록 외벽면이 경사면으로 형성될 수 있다. 한편, 도 2에서는 기준 오브젝트(124)의 형상이 육면체인 것으로 예시하였으나, 본 발명의 사상은 이에 국한되지 않음은 당업자에게 자명하다.
디지털 팬텀(120)은 그리드 모듈(122)의 적어도 둘 이상의 스폿(122a)에 각각 서로 다른 방사선 투과율을 가지도록 형성된 스케일러블 스폿을 포함할 수 있다. 이 때 서로 다른 방사선 투과율을 가지는 스케일러블 스폿은 복수의 기준 오브젝트(124)에 의하여 형성된다. 예를 들어 제1 스폿에는 제1 투과율을 가지는 제1 기준 오브젝트가, 제2 스폿에는 제2 투과율을 가지는 제2 기준 오브젝트가 장착될 수 있다.
도 2에 도시되지는 않았으나, 본 발명의 디지털 팬텀(120)은 그리드 구동부를 더 포함할 수 있다. 디지털 디텍터(130)에 그리드 모듈(122)의 격벽에 의한 선이 관찰될 수 있기 때문에 이러한 선을 없애기 위하여 격벽을 움직이면서 방사선을 조사하도록 상기 그리드 모듈(122)을 X축, Y축 및 Z축 중 하나의 축 또는 적어도 2축 이상을 동시에 구동시킬 수 있다.
디지털 디텍터(Digital detector: 130)는 X-ray 영상을 디지털 영상정보로 변환해주는 이미지 센서로, 디지털 디텍터가 필름 역할을 대신하면서 촬영과 동시에 영상을 모니터(도면에 미도시)로 전송해 보여줌으로써 현상 시간을 줄일 수 있다. 이때, 디지털 디텍터(130)는 방사선 소스(100)에서 방출되는 방사선이 기준 오브젝트(124)에 일부 흡수된 나머지 투과된 방사선을 검출한다. 디지털 디텍터(130)에 의하여 검출된 방사선은 디지털 이미지 파일(Digital Image File)에 디지털값(Digital Value)으로 출력된다.
한편, 본 발명에서는 도 2의 실시예의 디지털 디텍터(130) 대신에 방사선 촬영상을 형성하는 필름을 적용할 수 있으며, 이 경우, 필름 상에 광감물질로 코팅된 보력 스크린(intensifying screen)에 의해 방사선이 흡수될 수 있다.
한편, 디지털 디텍터(130)는 이미지의 측정 및 보정이 가능하므로 이미지 보정을 위해 적어도 두 개의 측정 이미지를 사용 가능하고, 비선형 현상을 피할 수도 있다.
도 3은 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 디지털 팬텀과, 이를 이용하여 얻어진 의료 영상 간의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 디지털 팬텀(120)을 방사선 소스(100)의 방향에서 바라본 평면도가 도시된다. 디지털 팬텀(120)의 그리드 모듈(122)은 격자 형태의 어레이로 도시된다. 이 때 기준 오브젝트(124)는 의료 영상의 중심부를 피하여 의사의 진단에 대한 영향을 최소화할 수 있도록 그리드 모듈(122)의 가장자리에 배치될 수 있다.
기준 오브젝트(124) 및 그리드 모듈(122)의 적어도 일부는 환자, 즉 피사체(110와 함께 방사선에 노출되므로, 방사선 의료 영상에는 기준 오브젝트(124)에 의한 그레이 레벨이 표현된다. 도 3에는 4개의 기준 오브젝트(124)가 도시되었고, 4개의 기준 오브젝트(124)에 의한 4개의 그레이 레벨이 밝기 기준값으로서 표시되었다.
한편, 방사선의 노출에 대한 정밀한 정보를 얻기 위해서는 기준 오브젝트(124)의 수가 많은 것이 유리하다. 그러나 기준 오브젝트(124)의 수가 지나치게 많은 경우, 의료 영상을 이용한 진단에 방해가 될 수 있으므로 진단의 편의성과 밝기 값 추출의 정밀도 간의 트레이드 오프(trade-off)를 통하여 최적의 기준 오브젝트(124)의 수를 결정할 수 있다. 한편, 일반적으로 방사선 소스(100)와 피사체(110) 및 검출기(130) 간의 거리는 일정한 범위 내에서 유지된다. 따라서 기준 오브젝트(214)의 수는 매우 많을 필요는 없으며, 상대적으로 적은 수의 샘플만으로도 유효한 정보의 획득이 가능하다.
한편 방사선 소스(100)는 일반적으로 그리드 모듈(122)의 중앙부에 가장 가깝게 배치되게 마련인데, 이 때문에 기준 오브젝트(124)가 중앙부에 위치하는 경우와 가장자리에 위치하는 경우의 밝기 값은 미세한 차이를 보이게 된다. 따라서 보다 정밀한 밝기 값 비교를 위하여 목표 그레이 레벨을 고려하여 기준 오브젝트(124)의 조성물질과 두께를 결정할 때에 기준 오브젝트(124)의 위치 또한 고려 대상이 될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 팬텀과 이를 이용하는 의료용 방사선 검출 시스템을 도시하는 도면이다.
도 4에서, 디지털 팬텀(120), 방사선 소스(100), 피사체(110), 검출기(130)의 기능은 도 1의 실시예와 유사하므로 설명을 생략한다.
영상 생성부(140)는 검출기(130)에 의하여 검출된 방사선의 양에 기초하여 진단용 의료 영상을 생성한다. 이 때 생성된 의료 영상은 미가공된 영상(raw image)이거나 최소한의 전처리가 수행된 영상일 수 있다. 미가공된 영상은 기준 오브젝트(124)의 궤적 및 진단용 피사체(110), 즉 환자의 방사선 영상을 포함한다.
영상 처리부(150)는 미가공된 영상으로부터 기준 오브젝트(124)의 궤적(trajectory)을 추출할 수 있다. 기준 오브젝트(124)의 궤적으로부터 추출된 밝기값은 미리 설정된 목표 투과율 또는 목표 그레이 레벨과 비교될 수 있다.
영상 처리부(150)는 기준 오브젝트(124)의 궤적으로부터 추출된 밝기 값과 미리 설정된 목표 그레이 레벨 간의 비교 결과에 기초하여, 미가공된 영상에 대한 후처리 공정의 기준이 되는 특성 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 목표 그레이 레벨보다 추출된 밝기 값이 낮으면 미가공된 영상 전반의 밝기 값이 낮게 촬영된 것으로 판단하고, 미가공된 영상을 후처리할 수 있다. 추출된 밝기 값이 목표 그레이 레벨보다 높으면 미가공된 영상 전반의 밝기 값이 높게 촬영된 것으로 판단할 수 있으며, 추출된 밝기 값과 목표 그레이 레벨 간의 차이가 소정의 기준 범위 이내이면 미가공된 영상에 대한 후처리 과정을 최소화할 수 있다.
이 때 얻어지는 미가공된 영상의 특성 정보는 향후 영상 처리의 기준이 되는 필터링 윈도우의 최소, 최대 값에 대한 정보를 포함할 수 있다. 필터링 윈도우는 영상의 세그멘테이션(segmentation) 등의 기준이 되는 정보이다.
도 4에 도시되지는 않았으나, 미가공된 영상에 대한 디스플레이를 위하여 기준 오브젝트(124)의 궤적으로부터 추출된 밝기 값이 이용될 수 있다. 즉, 사용자(의사 또는 방사선사)에게 디스플레이되는 의료 영상의 밝기 값을 상기 추출된 밝기 값을 이용하여 보정할 수 있는 것이다. 이 때 목표 그레이 레벨과 추출된 밝기 값 간의 차이 뿐만 아니라 사용자의 주변 환경 밝기, 분위기 등의 환경 정보를 이용해서도 적절한 디스플레이용 밝기 값을 선택할 수 있다.
즉, 본 발명의 방사선 검출 시스템은 스케일러블 스폿의 궤적으로부터 추출된 밝기 값을 피드백하여, 최초에 목표한 그레이 레벨과 실제로 추출된 밝기 값을 비교한다. 이로써 진단용 의료 영상의 처리, 표시, 진단의 측면에서 최적의 밝기 값을 결정하는 데 추출된 밝기 값을 이용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진단용 의료 영상 생성 방법을 도시하는 동작 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 디지털 팬텀(120)과 진단용 피사체(110)가 함께 방사선 소스(100)로부터 방출되는 방사선에 노출된다(S510).
검출기(130)에 의하여 방사선 소스(100)로부터 방출되고 디지털 팬텀(120)과 진단용 피사체(110)를 투과하여 경유한 방사선을 검출한다(S520).
검출기(130)에 의하여 검출된 방사선을 이용하여, 영상 생성부(140)에 의하여 진단용 의료 영상을 생성한다(S530).
영상 처리부(150)에 의하여, 진단용 의료 영상에 나타난 스케일러블 스폿 또는 기준 오브젝트(124)의 궤적으로부터 밝기 값을 추출한다(S540).
도 6 내지 도 8은 본 발명의 다수의 실시예들에 따른 진단용 의료 영상 생성 방법의 일부 과정을 상세히 도시하는 동작 흐름도이다.
먼저 도 6을 참조하면, 영상 처리부(150)는 기준 오브젝트(124)의 궤적으로부터 추출된 밝기 값을 이용하여 미가공된 의료 영상의 밝기 값 윈도우를 선택한다(S610). 이 때 밝기 값 윈도우는 필터링 윈도우이며, 세그멘테이션 등의 기준 값이 되는 정보이다. 필터링 윈도우는 진단 대상이 되는 장기, 병변, 환자의 개인적인 특성(성별, 연령 등을 포함함)을 추가적으로 고려하여 결정될 수 있다.
영상 처리부(150)는 필터링 윈도우 정보를 이용하여 미가공된 의료 영상을 후처리 및 가공할 수 있다(S620).
도 7을 참조하면, 영상 처리부(150)는 기준 오브젝트(124)의 궤적으로부터 추출된 밝기 값을 이용하여 진단용 피사체(110)의 병변을 진단할 수 있다(S710). 기준 오브젝트(124) 각각은 미리 설정된 목표 그레이 레벨에 대응하므로, 해당 의료 영상에 나타나는 장기가 건강한 상태일 때에 가지는 밝기와 병변이 있을 때에 가지는 밝기에 대한 가이드를 제공할 수 있다. 따라서 영상 처리부(150)는 기준 오브젝트(124)의 궤적으로부터 추출된 밝기 값을 이용하여 해당 의료 영상에 나타난 환자의 장기에 대한 병변을 진단할 수 있다.
도 8을 참조하면, 영상 처리부(150)는 기준 오브젝트(124)의 궤적으로부터 추출된 밝기 값을 이용하여 방사선 소스(100)의 선질을 평가(QA, quality assurance)할 수 있다(S810). 기준 오브젝트(124) 각각의 목표 그레이 레벨과, 실제 궤적에서 나타난 밝기 값을 비교하면 방사선 소스(100)가 과다한 방사선을 노출하고 있는지, 부족한 방사선을 노출하고 있는지, 또는 적당한 방사선을 노출하고 있는지를 확인할 수 있다. 영상 처리부(150)는 이러한 선질 평가 결과를 방사선 소스(100)의 제어 장치로 피드백하여, 다음 환자에 대한 촬영 시 적절한 방사선이 노출되도록 지원할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진단용 의료영상 생성 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 방사선 소스 110: 피사체
120: 디지털 팬텀 122: 그리드 모듈
122a : 스폿
124: 기준 오브젝트 130: 디지털 디텍터
140: 영상 생성부 150: 영상 처리부
120: 디지털 팬텀 122: 그리드 모듈
122a : 스폿
124: 기준 오브젝트 130: 디지털 디텍터
140: 영상 생성부 150: 영상 처리부
Claims (13)
- 방사선 소스와 검출기와의 사이에 위치하고, 종횡으로 교차되는 격벽에 의하여 다수의 스폿(spot)이 어레이 형태로 배열되며, 상기 격벽의 각도는 상기 방사선의 광 진행 경로에 대응하여 형성되는 그리드 모듈; 및
상기 그리드 모듈의 스폿 중 적어도 하나 이상에 부착되며, 미리 설정된 상기 방사선에 대한 투과 정도에 대응하여 설계되는 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트;
를 포함하는 의료 방사선 촬영용 디지털 팬텀. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트 각각은
상기 미리 설정된 상기 방사선에 대한 투과 정도에 대응하여 조성 물질의 종류 또는 두께가 결정되는 의료 방사선 촬영용 디지털 팬텀. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트는
상기 그리드 모듈의 제1 스폿에 부착되며, 상기 방사선에 대한 제1 투과 정도를 가지는 제1 기준 오브젝트 및 상기 그리드 모듈의 제2 스폿에 부탁되며, 상기 방사선에 대한 제2 투과 정도를 가지는 제2 기준 오브젝트를 포함하는 의료 방사선 촬영용 디지털 팬텀. - 방사선 소스로부터 방출되는 방사선에 노출되도록 위치하고, 종횡으로 교차되는 격벽에 의하여 다수의 스폿(spot)이 어레이 형태로 배열되며, 상기 격벽의 각도는 상기 방사선의 광 진행 경로에 대응하여 형성되는 그리드 모듈;
상기 그리드 모듈의 스폿 중 적어도 하나 이상에 부착되며, 미리 설정된 상기 방사선에 대한 투과 정도에 대응하여 설계되는 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트; 및
상기 방사선 소스로부터 방출되어 상기 그리드 모듈 및 상기 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트를 경유한 방사선을 검출하는 검출기;
를 포함하는 의료용 방사선 검출 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 그리드 모듈의 일부 및 상기 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트는 진단용 피사체와 함께 상기 방사선에 노출되는 의료용 방사선 검출 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 검출기에 의하여 검출된 상기 방사선의 양에 기초하여 진단용 의료 영상을 생성하는 영상 생성부; 및
상기 진단용 의료 영상에 나타난 상기 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트의 밝기에 기초하여 상기 진단용 의료 영상의 특성 정보를 생성하는 영상 처리부;
를 더 포함하는 의료용 방사선 검출 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 검출기에 의하여 검출된 상기 방사선의 양에 기초하여 진단용 의료 영상을 생성하는 영상 생성부; 및
상기 진단용 의료 영상에 나타난 상기 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트의 밝기에 기초하여 상기 그리드 모듈 및 상기 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트와 함께 상기 방사선에 노출된 진단용 피사체의 영상을 처리하는 영상 처리부;
를 더 포함하는 의료용 방사선 검출 시스템. - 종횡으로 교차되는 격벽에 의하여 다수의 스폿(spot)이 어레이 형태로 배열되며, 상기 격벽의 각도는 상기 방사선의 광 진행 경로에 대응하여 형성되는 그리드 모듈; 및 상기 그리드 모듈의 스폿 중 적어도 하나 이상에 부착되며, 미리 설정된 상기 방사선에 대한 투과 정도에 대응하여 설계되는 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트를 포함하는 디지털 팬텀과 진단용 피사체가 함께 방사선 소스로부터 방출되는 방사선에 노출되는 단계;
상기 방사선 소스로부터 방출되고 상기 디지털 팬텀 또는 상기 진단용 피사체를 경유한 방사선을 검출기를 이용하여 검출하는 단계; 및
상기 검출된 방사선을 이용하여 진단용 의료 영상을 생성하는 단계;
를 포함하는 진단용 의료 영상 생성 방법. - 제8항에 있어서,
상기 진단용 의료 영상에 나타난 상기 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트의 밝기 값에 기초하여 상기 진단용 의료 영상에 대한 특성 정보를 추출하는 단계;
를 더 포함하는 진단용 의료 영상 생성 방법. - 제8항에 있어서,
상기 진단용 의료 영상에 나타난 상기 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트의 밝기 값에 기초하여 상기 진단용 의료 영상을 후처리하는 단계;
를 더 포함하는 진단용 의료 영상 생성 방법. - 제8항에 있어서,
상기 진단용 의료 영상에 나타난 상기 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트의 밝기 값에 기초하여 상기 진단용 피사체에 대한 진단 정보를 생성하는 단계;
를 더 포함하는 진단용 의료 영상 생성 방법. - 제8항에 있어서,
상기 진단용 의료 영상에 나타난 상기 적어도 하나 이상의 기준 오브젝트의 밝기 값에 기초하여 상기 방사선 소스의 선질 평가를 수행하는 단계;
를 더 포함하는 진단용 의료 영상 생성 방법. - 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체.
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